«Электрифицированный цемент» может превратить фундаменты зданий в гигантские батареи
Ученые постоянно ищут лучшие способы хранения возобновляемой энергии, и исследователи из Массачусетского технологического института теперь нашли способ превратить цемент и древний материал в гигантский суперконденсатор.
Потенциально, этот наэлектризованный цемент может превратить здание фундаменты и дороги в почти безграничные батареи.
Чтобы создать новое вещество, команда из Массачусетского технологического института (MIT) и Гарвардского университета в США смешала цемент, воду и технический углерод — материал, подобный мелкий древесный уголь, полученный в результате процессов неполного сгорания.
«Материал очарователен, потому что у вас есть наиболее часто используемый в мире искусственный материал, цемент, который сочетается с сажей, то есть хорошо известный исторический материал — с его помощью были написаны свитки Мертвого моря», — говорит Адмир Масич, материаловед из Массачусетского технологического института.
«У вас есть материалы как минимум двухтысячелетней давности. особым образом вы получаете проводящий нанокомпозит, и тогда все становится действительно интересным».
Частицы сажи имеют тенденцию слипаться в пустотах, оставшихся после поглощения воды реагирующим цементом, образуя усики в цементе, которые могут действовать как провода.
Это способствует проводимости, а это означает, что модифицированный цемент может действовать как суперконденсатор — источник энергии, который работает аналогично батарее, но который накапливает и высвобождает электрическую энергию намного быстрее.
Стандартный материал электролита, такой как хлорид калия, затем может быть добавлен к материалу, обеспечивая разделение заряженных частиц, что позволяет суперконденсатору накапливать и высвобождать энергии.
Сейчас эти цементные конденсаторы относительно малы, их мощности достаточно, чтобы зажечь несколько светодиодных лампочек. Однако используемые материалы дешевы и многочисленны, и теоретически процесс должен иметь возможность относительно хорошо масштабироваться.
Затем команда хочет сделать одно из этих устройств размером с автомобильный аккумулятор.
Исследователи предполагают, что дом с фундаментом из суперконденсаторного цемента может хранить достаточно энергии, чтобы питать этот дом в течение дня, и энергия может быть получена из возобновляемых источников, таких как солнце или ветер.
p>
Смесь также может использоваться на дорогах для питания электромобилей, когда они проезжают по ним (инновация, над которой изучают несколько исследовательских проектов). Существует компромисс между емкостью хранения и структурной прочностью, но цемент можно адаптировать для различных вариантов использования в зависимости от потребности.
«Эти свойства указывают на возможность использования этих конструкционных бетоноподобных суперконденсаторов. для объемного хранения энергии как в жилых, так и в промышленных целях, начиная от энергоавтаркических убежищ и самозаряжающихся дорог для электромобилей и заканчивая прерывистым хранением энергии для ветряных турбин», — пишут исследователи в своей опубликованной статье.
Исследование. был опубликован в PNAS.
