Формы для бетонной смеси Self

Исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили, что при смешивании цемента и технического углерода с водой полученный бетон может самособираться в суперконденсатор, накапливающий энергию. Этот суперконденсатор способен питать дом или быстро заряжать электромобили. Эта разработка выводит накопление энергии с использованием бетона на новый уровень, поскольку устраняет необходимость в сетчатых электродах в бетоне. Вместо этого углеродная сажа в процессе отверждения образует свои собственные связанные электродные структуры.

Вода и цемент реагируют друг с другом таким образом, что по мере затвердевания бетона создается сеть ветвящихся каналов. Углеродная сажа естественным образом мигрирует в эти каналы, образуя угольные электроды с большой площадью поверхности по всему бетону. Когда бетон омывается стандартным электролитом, например хлоридом калия, эти каналы действуют как пластины суперконденсатора. Суперконденсаторы способны заряжаться и разряжаться практически мгновенно, что приводит к более высокой плотности мощности и выходной мощности по сравнению со стандартными литиевыми батареями. Однако компромисс заключается в том, что плотность энергии ниже, а добавление большего количества технического углерода ослабляет бетон.

Это конкретное устройство накопления энергии выгодно тем, что оно не обязательно должно быть маленьким. Бетон обычно используется в больших количествах в строительных целях. Фактически, средний американский дом площадью около 2000 квадратных футов использует примерно 31 кубический ярд бетона. По оценкам команды Массачусетского технологического института, блок бетона, легированного наноуглеродом, объемом 1589 кубических футов может хранить около 10 кВтч электроэнергии, чего достаточно, чтобы покрыть треть энергопотребления среднего американского дома.

Команда Массачусетского технологического института протестировала эти бетонные суперконденсаторы в небольших масштабах, зажег 3-вольтовый светодиод с помощью пар электродных дисков, вырезанных из бетона. Сейчас они работают над более масштабными демонстрациями, стремясь к созданию версии объемом 1589 кубических футов и мощностью 10 кВтч. Эта технология имеет значительный потенциал для различных применений, включая соединение бетонных суперконденсаторов с придорожными солнечными панелями и индуктивными зарядными катушками для дорог с беспроводной зарядкой электромобилей. Кроме того, его потенциально можно использовать в крупных сетевых хранилищах энергии. Однако неясно, пригоден ли этот бетон для использования на открытом воздухе или его можно заливать на месте для самостоятельной сборки. Исследование находится в открытом доступе и опубликовано в журнале PNAS.