Holzbasiertes Material erzeugt auch nach Sonnenuntergang Strom

Material kann auch nach Sonnenuntergang weiter Strom erzeugen

Forschende haben ein ungewöhnliches holzbasiertes Material entwickelt, das Sonnenlicht aufnimmt, Energie als Wärme speichert und selbst im Dunkeln weiterhin Elektrizität liefern kann. Die Studie zeigt, dass sich gewöhnliches Holz zu einer kompakten und umweltfreundlichen Plattform für solarthermische Energie umwandeln lässt.

Aufbau des holzbasierten Materials

Als Trägermaterial wählte das Team Balsaholz, ein leichtes Material mit einem natürlichen Netzwerk aus Mikrokanälen. Zunächst entfernten die Forschenden das Lignin aus dem Holz, um dessen Porosität zu steigern. Anschließend beschichteten sie die Kanalwände mit ultradünnen Schichten aus schwarzem Phosphoren, das Licht über einen breiten Spektralbereich effizient absorbiert. Um dieses empfindliche Material vor einer Zersetzung an der Luft zu bewahren, versiegelten sie es mit einer Hülle aus Tanninsäure und Eisenionen.

Danach integrierten die Forschenden Silbernanopartikel, die die Lichtabsorption verstärken, und verliehen der Oberfläche eine stark wasserabweisende Eigenschaft. Die Kanäle wurden anschließend mit Stearinsäure gefüllt – einem Phasenwechselmaterial, das bei Erwärmung schmilzt und Wärme speichert, sie beim Abkühlen jedoch wieder abgibt. So entstand ein stabiles wärmespeicherndes Material, dessen Eigenschaften auch nach wiederholten Heiz- und Kühlzyklen erhalten bleiben.

Solarthermische Leistung und mögliche Anwendungen

Nach Angaben der Forschenden wandelt das System bis zu 91,27 % der Sonnenenergie in nutzbare Wärme um, speichert etwa 175 kJ/kg und kann bei Anschluss an einen thermoelektrischen Generator bis zu 0,65 V liefern. Auch nach 100 Heiz- und Kühlzyklen war kein merklicher Effizienzverlust festzustellen.

Die Wissenschaftler betonen, dass die holzbasierte Plattform mehrere vorteilhafte Eigenschaften vereint: Feuerbeständigkeit, Feuchtigkeitsresistenz, antibakteriellen Schutz und Widerstandsfähigkeit gegen Verschmutzung. Dadurch erscheint sie für Anwendungen im Außenbereich vielversprechend. Künftig könnten solche Materialien nicht nur in der Solarenergie, sondern auch in der Elektronik, in Baustoffen und in autonomen Energiesystemen zum Einsatz kommen.