Цемент, вода и углерод: ученые придумали, как встроить "аккумулятор" прямо в дорогу или дом
Збережена енергія зможе забезпечувати будинки електрикою, а електромобілі енергією прямо під час їзди.
Інженери Массачусетського технологічного інституту створили суперконденсатор із цементу, води та технічного вуглецю, який може слугувати своєрідним акумулятором для зберігання величезних запасів енергії. Про це повідомляє Sci tech Daily.
Згідно з опублікованим дослідженням учених, два найпоширеніші історичні матеріали людства, цемент і технічний вуглець (який нагадує дуже дрібне деревне вугілля), можуть стати основою для нової, недорогої системи зберігання енергії. Ця технологія може полегшити використання поновлюваних джерел енергії, таких як сонячна, вітрова та приливна енергія, даючи змогу енергетичним мережам мати запас електрики на випадок блекауту.
Загалом, кількість енергії, яку може зберігати будь-який наявний конденсатор, залежить від загальної площі поверхні його провідних пластин. Ключем до нових суперконденсаторів, розроблених цією командою, є метод виробництва матеріалу на основі цементу з надзвичайно високою площею внутрішньої поверхні завдяки щільній взаємопов'язаній мережі провідного матеріалу в його обсязі. Дослідники домоглися цього, додавши технічний вуглець, що має високу провідність, до бетонної суміші разом із цементним порошком і водою та дозволивши їй затвердіти. Вода природним чином утворює розгалужену мережу отворів усередині конструкції, вступаючи в реакцію з цементом, а вуглець мігрує в ці простори, утворюючи дротяні структури всередині затверділого цементу.
У підсумку вийшов конденсатор із фрактальною структурою: з більших "гілок" проростають дрібніші "гілки", і так далі, внаслідок чого виходить надзвичайно велика площа поверхні в межах відносно невеликого об'єму. Потім матеріал просочують стандартним електролітом, таким як хлорид калію, який допомагає накопичувати заряджені частинки на вуглецевих структурах. Дослідники виявили, що два електроди з цього матеріалу, розділені тонким простором або ізолюючим шаром, утворюють дуже потужний суперконденсатор.
За словами вчених, подібні суперконденсатори володіють величезним потенціалом для переходу на поновлювані джерела енергії, адже наявні батареї занадто дорогі та засновані на літії, який коштує недешево для зберігання великих обсягів енергії.
Команда підрахувала, що блок бетону, легованого нановуглецевою сажею, розміром 45 кубічних метрів (еквівалент куба діаметром близько 3,5 метрів) матиме достатню потужність для зберігання близько 10 кіловат-годин енергії, що становить середньодобове споживання електроенергії одним домогосподарством. Оскільки бетон збереже свою міцність, будинок із фундаментом із цього матеріалу зможе зберігати денний запас енергії, що виробляється сонячними батареями. Крім того, суперконденсатори можна заряджати та розряджати набагато швидше, ніж батареї.
А ще подібні суперконденсатори можна вбудовувати під час прокладання нових автомобільних доріг. Тоді траси та шосе зможуть зберігати енергію, що виробляється сонячними панелями вздовж них, а потім заряджати електромобілі за допомогою бездротової зарядки, як у випадку зі смартфонами.
Раніше Фокус розповідав, що вчені хочуть отримувати енергію прямо зі стічних вод. Для цієї мети вони будуть використовувати створили спеціальних біоелектричних мікробів.