I en tid då tillgången till energi är en fråga som berör många miljoner människor världen över har forskare vid KTH lyckats utvinna elektricitet genom att låta vatten passera genom förädlat trä. Arbetet har precis publicerats i den vetenskapliga tidskriften Advanced Functional Materials.
Vad händer om trä läggs i vatten och vattnet sedan avdunstar? Transpiration. Denna process, att vätska färdas genom växtlighet, sker överallt i naturen. I samband med det alstras också små mängder elektricitet, något som på engelska kallas bioelectricity.
Nanoteknik förbättrar träets egenskaper
Detta har forskarna vid KTH tagit fasta på. Men för att öka mängden elektricitet som uppstår och som forskarna samlar in har de genom nanoteknik förbättrat träets egenskaper. Elproduktionen i trä påverkas nämligen av flera faktorer som area, porositet (täthet), ytladdning, hur enkelt vatten kan passera genom materialet och vattenlösningen som sådan.
– Vi har jämfört den porösa strukturen i vanligt trä med det material som vi förbättrat avseende yta, porositet, ytladdning och vattentransport. Vi har uppmätt en elproduktion som är tio gånger högre än naturligt trä, säger Yuanyuan Li, universitetslektor på avdelningen biokompositer vid KTH.
Tio gånger högre
Hon berättar vidare att ytterligare en justering av pH-skillnaden mellan trä och vatten, på grund av så kallad jonkoncentrationsgradient, har en potential upp till en volt mer elektrisk spänning. Det leder enligt forskarna till en anmärkningsvärd effekt på 1,35 mikrowatt per kvadratcentimeter.
– För närvarande kan vi driva mindre teknik som LED-ljus och miniräknare. Om vi skulle försörja en bärbar dator med el skulle vi behöva ungefär en kvadratmeter trä med en tjocklek om en centimeter, och runt två liter vatten. För ett normalt hushåll behöver vi mycket mer än så, och där krävs mer forskning.
Yuanyuan Li säger att träet hittills klarat av att leverera hög spänning runt 2-3 timmar, innan den avtagit. Träet har enligt forskarna hittills klarat av tio cykler med vatten utan någon prestationsminskning hos materialet.
– Den stora fördelen med denna teknik är att du utan problem kan använda träet till andra ändamål, som transparent papper, träbaserat skum och olika biokompositer, när det är förbrukat som energikälla.