Эта новая добавка может превратить бетонные плиты в источник быстрой энергии

Новаторское открытие, сделанное исследователями Массачусетского технологического института, может полностью изменить способ хранения энергии. Они обнаружили, что бетон может самособираться в суперконденсатор, накапливающий энергию, способный снабжать энергией дома или быстро заряжать электромобили, смешивая цемент и углеродную сажу с водой. Отказавшись от сетчатых электродов и позволив углеродной саже создавать свои собственные связанные электродные структуры на протяжении всего процесса отверждения, это новое исследование продвигает предыдущие работы по использованию бетона для хранения энергии.

Волшебство происходит благодаря реакции воды и цемента в бетоне. По мере затвердевания бетона вода образует сеть разветвленных каналов, и технический углерод естественным образом мигрирует в эти каналы. Это создает угольные электроды с невероятно большой площадью поверхности по всему бетону. Когда бетон омывается стандартным электролитом, например хлоридом калия, эти угольные электроды действуют как пластины суперконденсатора. Суперконденсаторы обеспечивают высокую плотность мощности и возможность быстрой зарядки и разрядки по сравнению со стандартными литиевыми батареями.

Несмотря на то, что при добавлении большего количества технического углерода существует компромисс между плотностью энергии и прочностью бетона, потенциал накопления энергии впечатляет. Блок бетона, легированного наноуглеродной сажей, объемом 1589 куб. футов (45 м3) может хранить около 10 кВтч электроэнергии. Этой суммы достаточно, чтобы покрыть примерно треть энергопотребления среднего американского дома или значительно сократить счета за электроэнергию в сочетании с солнечной батареей приличного размера на крыше.

Что делает эту технологию еще более перспективной, так это ее масштабируемость. Команда Массачусетского технологического института протестировала бетонные суперконденсаторы в различных масштабах: от крошечных суперконденсаторов на 1 В до блоков размером с автомобильный аккумулятор. Сейчас команда стремится создать версию объемом 1589 куб. футов и мощностью 10 кВтч для более масштабных демонстраций.

Помимо потенциального применения в жилых домах, этот энергосберегающий бетон можно использовать в различных инфраструктурных проектах. Сопряжение его с придорожными солнечными панелями и индуктивными зарядными катушками может привести к созданию сверхбыстрых беспроводных дорог для зарядки электромобилей. Кроме того, бетонные суперконденсаторы могут дополнять более медленно движущиеся химические батареи в крупных сетевых хранилищах энергии, обеспечивая как быстрые всплески энергии, так и более длительные выбросы при более низких уровнях мощности.

Однако все еще остаются некоторые неопределенности, которые необходимо разрешить. Способность бетона выдерживать воздействие внешних факторов и возможность его заливки на месте для самостоятельной сборки на месте до сих пор неизвестны. Понимание того, как эти конкретные суперконденсаторы следует соединять и обращаться с ними, также имеет решающее значение по соображениям безопасности.

В целом, это удивительное открытие открывает широкий спектр возможностей для хранения энергии с использованием бетона, вещества, которое часто используется в различных зданиях. По мере продолжения исследований и разработок мы можем увидеть время, когда наша инфраструктура и здания будут служить эффективными и устойчивыми решениями для хранения энергии в дополнение к своей нынешней роли функциональных структур. Значительный прогресс на пути к более экологичному и устойчивому будущему может быть достигнут за счет уменьшения нашей зависимости от традиционных источников электроэнергии и снижения воздействия на окружающую среду.