Nytt ”världsrekord” i alstring av elektricitet

I en nyligen genomförd studie visar forskare från Mittuniversitetet att cellulosamaterial kan generera elektriska effekter på mer än 300 watt per kvadratmeter. Arbetet har publicerats i den högt ansedda vetenskapliga tidskriften Advanced Materials.

Christina Dahlström förevisar cellulosamaterial
Christina Dahlström vid forskningscentret FSCN på Mittuniversitetet visar upp cellulosamaterialet som använts i samband med studien. Foto: Mittuniversitetet.

− Ingen har tidigare offentligt kunnat visa på ett liknande resultat varför vi, lite kaxigt kanske, kan kalla det för ett nytt världsrekord för cellulosamaterial. Vi börjar närma oss ansenliga elektriska effekter som tidigare bara har uppmätts för helsyntetiska material, säger Renyun Zhang, docent vid Mittuniversitetet, forskningscentrum FSCN.

Den elektriska energin som genereras har i studien använts till att demonstrera hur en nödutgångsskylt tänds genom att klappa två cellulosaytor mot varandra. Som jämförelse kan nämnas att en solcell genererar ungefär halva effekten (ca 150 W/m2).

− Vi utnyttjar statisk elektricitet som alstras av friktion som uppstår när två cellulosaytor som har lite olika ytkemi kommer i kontakt med varandra upprepade gånger. Fenomenet kallas triboelektrifiering, säger Christina Dahlström universitetslektor vid Mittuniversitetet, forskningscentrum FSCN.

− Tekniken är mycket intressant då all form av rörelseenergi som annars går till spillo kan skapa nyttig elektricitet. Till exempel så kan vibrationer från en maskin omvandlas triboelektriskt för att driva sensorer som trådlöst kan sända signaler om maskinens status. Då behövs ingen elförsörjning i form av batterier eller liknande, säger Renyun Zhang.

Studien som genomförts vid Mittuniversitetet är ett samarbete mellan forskargrupperna i Materialfysik, Teknisk yt- och kolloidkemi, Elektronikkonstruktion samt forskare från Georgia Institute of Technology och Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems.

− Det är ett verkligt genombrott med potential till många nya typer av tillämpningar för cellulosa i framtiden. Vi har arbetat målmedvetet under snart fem års tid med finansiering från både Vetenskapsrådet och FORMAS för att förstå cellulosa från grunden. Det är riktigt spännande att det nu börjar bära frukt även inom områden vi nog inte riktigt hade räknat med från början, säger Magnus Norgren professor i kemiteknik vid Mittuniversitetet, forskningscentrum FSCN.

Artikeln kan laddas ned via https://doi.org/10.1002/adma.202002824

Här kan du ta del av Renyun Zhangs presentation från 18 september vid ett seminarium om grön energi: https://www.youtube.com/watch?v=AE30jqla-Z0

Kontaktpersoner:
Renyun Zhang, docent Mittuniversitetet, renyun.zhang@miun.se, 010-142 82 84
Christina Dahlström, universitetslektor Mittuniversitetet, christina.dahlstrom@miun.se, 010-142 88 13
Magnus Norgren, professor Mittuniversitetet, magnus.norgren@miun.se, 073-074 60 90

Triboelektriska nanogeneratorer

Triboelektrisk energi

Forskningsresultaten