Энергоаккумулирующий бетон может служить фундаментом для домов на солнечных батареях
Смесь цемента и порошка древесного угля может позволить домам хранить в своих бетонных фундаментах энергию, необходимую на целый день. Этот новый способ создания суперконденсатора — альтернативы батареям, которые могут разряжать энергию намного быстрее — может быть встроен в фундамент как зданий, так и ветряных турбин. В сочетании с возобновляемыми источниками энергии это также может когда-нибудь позволить бетонным основаниям дорог беспроводным образом заряжать электромобили во время движения.
«Материалы доступны для всех во всем мире», — говорит Франц-Йозеф Ульм из Массачусетского технологического института (MIT). «Это означает, что у нас нет такого же ограничения, как с батареями».
Ульм и его коллеги показали, как цемент и технический углерод — очень тонкая версия древесного угля — могут смешиваться с водой, создавая затвердевший блок, содержащий множество разветвленных, похожих на проволоку структур, заполненных углеродом. Когда бетон замачивают в обычном растворе электролита, таком как хлорид калия, заряженные частицы электролита оседают на структурах из углеродной проволоки, обеспечивая потенциал накопления энергии.
Затем они превратили две тонкие пластины материала шириной всего 1 сантиметр и толщиной 1 миллиметр в суперконденсатор, разделив их тонким изолирующим слоем, например, бумагой. Соединение трех таких суперконденсаторов произвело эквивалент 3-вольтовой батареи.способный зажечь небольшой светодиод.
Исследователи говорят, что следующим шагом может стать создание 12-вольтовых суперконденсаторов, которые также могут быть подключены для обеспечения большей мощности зарядки для более крупных устройств. Они подсчитали, что бетонный блок, эквивалентный кубу со стороной 3,5 метра, может хранить 10 киловатт-часов энергии. Это примерно треть среднего дневного потребления энергии домохозяйствами в США и примерно две трети среднего энергопотребления в Великобритании.
Материал сохранял способность заряжаться и разряжаться после 10 000 циклов, что теоретически означает, что он может обеспечить хранение энергии для дома на солнечной энергии более 27 лет.
По словам Юрия Гогоци из Университета Дрекселя в Пенсильвании, одна из инженерных сложностей заключается в том, что традиционные бетонные плиты необходимо будет заменить эквивалентом «бетонной фанеры», изготовленным с помощью суперконденсаторов. Он предположил, что поддержание суперконденсатора в растворе проводящей соли в течение всего срока службы здания или дороги будет сложной задачей.
Тем не менее, команда Массачусетского технологического института выразила оптимизм по поводу того, сколько людей во всем мире смогут начать экспериментировать с этим относительно простым чертежом недорогого суперконденсатора.
«Фундаментальным аспектом этой технологии является то, что два исторических, древних материала, которые мы знаем на протяжении тысячелетий, соединяются вместе», — отметил Адмир Масик из Массачусетского технологического института.
