Vloer produceert elektriciteit met houtpulp

Door vezels van houtpulp te combineren met kunststof is een sandwich te maken die, als iemand er overheen loopt, elektriciteit produceert.

Bij lopen en dansen produceert de mens nogal wat energie, die terechtkomt op de vloer. Is er een manier om met die energie elektriciteit te produceren? Vanuit die gedachte zijn allerhande constructies bedacht om dat mogelijk te maken. Veel ervan bestaan uit panelen die via mechanische constructies de beweging omzetten in elektriciteit, bijvoorbeeld de Sustainable Dance Floor die is toegepast in Rotterdam, of de vloer met bewegende panelen van Pavegen.

De onderzoekers van de University of Wisconsin-Madison hebben nu een nieuw idee: ze maken gebruik van statische elektriciteit, zo meldt de universiteit in een persbericht. Iedereen kent die statische elektriciteit wel van het met een droge hand wrijven over een ballon of je haar kammen met een kunststof kam. Die statische elektriciteit kan ook ontstaan wanneer twee materialen die zijn gescheiden door een dunne spleet, naar elkaar toe bewegen. Op dat mechanisme hebben de onderzoekers hun elektriciteitproducerende vloer gebaseerd.

Cellulosevezel

Het gebruik van de vezels van houtpulp als geleidend materiaal is bijzonder. Die cellulosevezels laten heel gemakkelijk elektronen los waardoor ze een positieve lading krijgen. Als negatieve ladingdrager gebruiken de onderzoekers een kunststof.

De houtvezels moeten daarvoor wel een flinke voorbewerking ondergaan. Ze worden chemisch bewerkt, gewassen en gefilterd en vervolgens net als bij papierproductie tot een papje gemaakt. Dat wordt daarna gedroogd tot een film van precies 0,32 mm dik.

Voor de negatieve elektrode werd een 0,06 mm dunne film van gefluorideerd ethyleen-propyleen gebruikt, een materiaal dat vergelijkbaar is met teflon. Afstandhouders zorgen ervoor dat de beide films een afstand van 1 mm van elkaar hebben. Aan de buitenant van deze ‘sandwich’ zijn de elektroden bevestigd.

Led-lampje

Zodra de bovenkant van de sandwich wordt belast, bijvoorbeeld omdat iemand er op loopt, wordt de sandwich een beetje ingedrukt, waardoor een elektrostatische spanning ontstaat. Bij continue periodieke belasting van een sandwich van 40 cm² werd een piekvermogen van 0,56 mW gemeten. Dat is voldoende om ledjes te laten branden.

Om de praktische toepasbaarheid te toetsen integreerden de onderzoekers het mechanisme in een stukje spaanplaat van 20 cm in diameter en 4 cm dik. In dat plaatje waren 35 groene leds opgenomen. Een stap op het plaatje bleek voldoende om alle 35 leds te laten oplichten.