Vedci zbúrali fyzikálne limity: Postavili solárny systém z dreva, premieňa svetlo na energiu
Solárna energia patrí medzi najperspektívnejšie zdroje budúcnosti. Stále ju však limituje jeden zásadný problém: jej dostupnosť je viazaná na slnečné žiarenie. Ak slnko zapadne, výroba elektriny sa zastaví. Aj tie najefektívnejšie fotovoltické systémy narážajú na túto fyzikálnu realitu. Vedci sa preto dlhodobo snažia nájsť spôsob, ako energiu zo slnka efektívne ukladať a využívať ju aj po zotmení.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneJedným z riešení je premena slnečného žiarenia na teplo a jeho následné uchovanie. Problémom však zostáva efektivita. Väčšina doterajších technológií stavia na vrstvení rôznych materiálov, kde každý plní inú funkciu; jeden absorbuje svetlo, ďalší ukladá teplo a iný systém chráni. Na rozhraní týchto vrstiev však dochádza k stratám energie, čo znižuje celkový výkon.
Vedci teraz prichádzajú s radikálne odlišným prístupom. Namiesto skladania viacerých materiálov vytvorili jeden komplexný systém, a to z niečoho tak obyčajného, ako je drevo. Konkrétne siahli po balze, no nie kvôli jej pevnosti, ale unikátnej vnútornej štruktúre. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.
Na mikroskopickej úrovni totiž balza pripomína zväzok usporiadaných mikrokanálov s priemerom približne 20 až 50 mikrometrov. Práve tieto kanály sa ukázali ako ideálny základ pre vedenie tepla a uchovávanie funkčných materiálov. Výskumníci tak využili samotnú prírodu ako hotovú architektúru pre pokročilý energetický systém.
„Naša práca predstavuje škálovateľnú a ekologickú platformu založenú na dreve pre pokročilé získavanie solárnej tepelnej energie,“ uvádzajú autori výskumu.
Drevo však v prirodzenom stave nie je vhodné na takéto využitie. Odráža časť svetla a absorbuje vodu. Vedci preto pristúpili k procesu delignifikácie, pri ktorom odstránili lignín, teda zložku zodpovednú za farbu a pevnosť dreva. Výsledkom bola extrémne porézna štruktúra s viac ako 93-percentnou pórovitosťou, ktorá odkryla hustú sieť reaktívnych povrchov.
Premena dreva na high-tech materiál
Takto upravené drevo následne vedci chemicky modifikovali. Vnútorné steny kanálov pokryli ultratenkými vrstvami čierneho fosforénu, materiálu schopného absorbovať slnečné žiarenie naprieč ultrafialovým, viditeľným aj infračerveným spektrom a efektívne ho premieňať na teplo.
Na rozdiel od uhlíkových materiálov má fosforén aj prirodzené protipožiarne vlastnosti, no jeho slabinou je rýchla degradácia na vzduchu.
Tento problém vyriešili ochrannou vrstvou z kyseliny trieslovej a iónov železa. Vzniknutá sieť funguje ako molekulárny štít, ktorý bráni oxidácii a zároveň zlepšuje absorpciu svetla. Materiál si pritom zachoval stabilitu aj po 150 dňoch vystavenia slnečnému žiareniu.

Následne vedci pridali strieborné nanočastice, ktoré zosilňujú interakciu so svetlom prostredníctvom plazmonických efektov. Povrch upravili dlhými uhlíkovými reťazcami, čím dosiahli extrémnu vodoodpudivosť. Kvapky vody sa na ňom jednoducho neudržia, čo je kľúčové pre reálne nasadenie v exteriéri.
Do pripravených mikrokanálov potom vložili kyselinu stearovú, biologicky odbúrateľný materiál schopný meniť skupenstvo. Pri zahriatí sa roztaví a uloží energiu, pri ochladení ju opäť uvoľní.
Elektrina aj po západe slnka
Výsledný systém dosahuje mimoriadne parametre. Dokáže uložiť približne 175 kJ tepla na kilogram materiálu a premieňa až 91,27 percent dopadajúcej slnečnej energie na využiteľné teplo. Vďaka prirodzenej štruktúre dreva vedie teplo takmer štyrikrát efektívnejšie v pozdĺžnom smere.
Kľúčové však je, že systém dokáže generovať elektrinu aj bez priameho slnečného žiarenia. V kombinácii s termoelektrickým generátorom vytvára napätie až 0,65 V pri štandardnom osvetlení.
„Ako dôkaz konceptu sme demonštrovali stabilnú premenu solárnej energie na tepelnú a elektrickú s výstupným napätím až 0,65 V pri ožiarení jedným slnkom,“ uvádzajú vedci.

Princíp je jednoduchý. Počas dňa materiál absorbuje slnečné žiarenie a ukladá energiu vo forme tepla. Po zotmení sa teplo postupne uvoľňuje, čím udržiava teplotný rozdiel potrebný na výrobu elektriny.
Materiál zároveň preukázal vysokú odolnosť. Po stovke cyklov zahrievania a ochladzovania nedošlo k výraznému poklesu výkonu. Je nehorľavý, dokáže sa sám uhasiť v priebehu dvoch minút a jeho antimikrobiálny povrch bráni rastu baktérií.
„Náš návrh integruje protipožiarne vlastnosti, superhydrofóbnosť a antimikrobiálnu aktivitu, čím minimalizuje usadzovanie prachu a mikroorganizmov, ktoré by inak zhoršovali výkon v exteriéri,“ dodávajú autori.
Budúcnosť energetiky ukrytá v dreve
Tento výskum naznačuje nový smer vo vývoji energetických technológií. Drevo už nie je len pasívnou konštrukciou, ale aktívnym prvkom, ktorý dokáže absorbovať, ukladať aj distribuovať energiu. Navyše ide o ekologický a potenciálne lacný materiál.
Zaujímavé je, že výskumníci sa vyhli vysokoteplotnej karbonizácii, čím zachovali chemické vlastnosti dreva a otvorili priestor pre ďalšie úpravy. Podobné princípy by tak mohli nájsť uplatnenie aj mimo energetiky, napríklad pri chladení elektroniky, v stavebníctve či v autonómnych energetických systémoch mimo elektrickej siete.
Najväčšou výzvou teraz zostáva škálovanie výroby a praktické nasadenie. Ak sa to podarí, drevo by sa mohlo stať základom novej generácie solárnych systémov, ktoré budú nielen vyrábať energiu, ale ju aj inteligentne ukladať a spravovať bez potreby zložitých externých riešení.
Dostaň Fontech do svojich Google odporúčaní
Pridať ako preferovaný zdroj Fontech, odkaz sa otvorí v novom okneČítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Nová česká komédia valcuje internet. Ponúka ju jediná služba, poráža aj Spider-Mana

Bezpečnostné fiasko Royal Navy. Nové vojenské drony sa bez vedomia Britov hlásili do Číny

Fantasy udalosť leta sa skončila, ale chystá sa niečo oveľa lepšie. Toto všetko ešte príde

Myslíš si, že elektromobil šetrí peniaze? Po 100 000 km môže byť stále o 6 000 eur drahší

Slováci podceňujú výhodné zariadenie. V lete „recykluje chlad“, v zime zachráni tisíce kWh
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Revolúcia v liečbe cholesterolu: Vedci odhalili nový spôsob, ako prinútiť pečeň požierať nebezpečný LDL tuk
PREMIUM„Zavoláme uchádzačovi a telefón zdvihne mama.“ Odborníčka prezradila 3 najčastejšie chyby Gen Z pri pracovnom pohovore

Hľadáš nesmrteľný diesel? Týchto 5 legendárnych motorov najazdí státisíce kilometrov bez drahých porúch

Máš doma tento router? Experti varujú pred špionážnym komponentom, zariadenia odosielajú tvoje údaje na cudzie servery

Revolúcia pre ľudské srdce: Lekári na Slovensku prvýkrát použili kardiostimulátor, ktorý nezanecháva žiadnu jazvu na hrudníku
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
- Čína buduje obrovský „solárny múr“. Megaprojekt má zastaviť ekologickú pohromu
- Majiteľ Hyundaiu zvýšil dojazd svojho EV takmer o 150 km. Urobil pritom úplne triviálnu vec
- Taiwan ukázal zbrane pre „pekelnú zónu“. Čínu by zničil armádou 210 000 strojov
- Na festival som si zobral 6 technologických vychytávok. Dve z nich mi zachránili deň aj noc
-
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
- Čína buduje obrovský „solárny múr“. Megaprojekt má zastaviť ekologickú pohromu
- Majiteľ Hyundaiu zvýšil dojazd svojho EV takmer o 150 km. Urobil pritom úplne triviálnu vec
- Taiwan ukázal zbrane pre „pekelnú zónu“. Čínu by zničil armádou 210 000 strojov
- Na festival som si zobral 6 technologických vychytávok. Dve z nich mi zachránili deň aj noc
-
- Čína buduje obrovský „solárny múr“. Megaprojekt má zastaviť ekologickú pohromu
- Slovensko čaká noc plná padajúcich hviezd. Takéto podmienky na Perseidy sa často neopakujú
- Výsmech divákom. Netflix pridal do ponuky geniálne filmy, pozrie si ich málokto
- OFICIÁLNE: Matrix dostane nový film, hlavná hviezda sa vyjadrila jasne
- Pritvrdili proti elektrokolobežkárom. Prilba nestačí, jazdci musia po novom nosiť aj toto
Európa chcela odstrihnúť Putina, deje sa však opak. Dovoz ruského LNG prudko vzrástol
USA chystajú vesmírny štít za 160 miliárd eur. Prvý ostrý zásah príde v roku 2029
Mochovce dosiahli kľúčový míľnik. Štvrtý blok už rozbehol jadrovú reakciu
Ojazdené autá na Slovensku citeľne zdraželi. Priemerná cena stúpla, mení sa aj ponuka
Umelá inteligencia produkuje sofistikovaný podvod. Odborníci varujú pred novou vlnou
Zelená domácnostiam pokračuje, no podmienky stále chýbajú. SIEA prezradila, čo sa zmení
Extrémne sucho zasahuje už 38 % Slovenska. SHMÚ varuje pred kriticky vyschnutou pôdou
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Revolúcia v liečbe cholesterolu: Vedci odhalili nový spôsob, ako prinútiť pečeň požierať nebezpečný LDL tuk
PREMIUM„Zavoláme uchádzačovi a telefón zdvihne mama.“ Odborníčka prezradila 3 najčastejšie chyby Gen Z pri pracovnom pohovore

Hľadáš nesmrteľný diesel? Týchto 5 legendárnych motorov najazdí státisíce kilometrov bez drahých porúch

Máš doma tento router? Experti varujú pred špionážnym komponentom, zariadenia odosielajú tvoje údaje na cudzie servery

