Усовершенствованные суперконденсаторы на основе углеродного цемента могут превратить окружающий нас бетон в огромные системы хранения энергии.
Бетон уже используется для строительства нашего мира, а изобретенный в Массачусетском технологическом институте вариант, известный как электронно-проводящий углеродный бетон (ec3, произносится как «ec в кубе»), открывает возможность и для обеспечения его энергией. Теперь эта мечта стала на шаг ближе.
Созданный путем соединения цемента, воды, сверхтонкого технического углерода и электролитов, ec3 образует проводящую «наносеть», которая может позволить стенам, тротуарам и мостам накапливать и высвобождать электрическую энергию подобно гигантским батареям. До настоящего времени технология была ограничена низким напряжением и проблемами масштабируемости. Но последняя работа команды из Массачусетского технологического института, изобретшей ec3, увеличила емкость хранения энергии на порядок. Благодаря усовершенствованной технологии, около пяти кубических метров бетона — объем типичной стены подвала — могут хранить достаточно энергии для удовлетворения ежедневных потребностей среднего дома.
Исследователи достигли этого прогресса, используя трехмерную визуализацию высокого разрешения, чтобы узнать больше о том, как функционирует проводящая углеродная сеть — по сути, электрод — и взаимодействует с электролитами. Вооружившись новыми знаниями, команда экспериментировала с различными электролитами и их концентрациями. «Мы обнаружили, что существует широкий спектр электролитов, которые могут быть подходящими кандидатами для ec3», — говорит Дамиан Стефанюк, научный сотрудник Центра электронно-проводящих углеродно-цементных материалов Массачусетского технологического института, возглавляемого доцентом Адмиром Масичем. «Это включает даже морскую воду, что может сделать этот материал хорошим для использования в прибрежных и морских условиях, возможно, в качестве опорных конструкций для морских ветроэлектростанций».
Одновременно с этим команда оптимизировала способ добавления электролитов в смесь, что позволило отливать более толстые электроды, способные накапливать больше энергии.
Хотя EC3 не может сравниться с обычными батареями по плотности энергии, в принципе его можно интегрировать непосредственно в архитектурные элементы, и он прослужит столько же, сколько и сама конструкция. Чтобы показать, как могут работать вместе конструктивная форма и система хранения энергии, команда построила миниатюрную арку, которая выдерживала собственный вес и дополнительную нагрузку, одновременно питая светодиодный светильник.
Источник: www.technologyreview.com
