Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в 10 раз улучшили показатели нового типа «бетонной батареи», приблизив будущее, в котором здания, мосты и тротуары смогут превратиться в гигантские накопители энергии, способные питать целые города.
Материал называется «электропроводящий углеродный бетон» (electron-conducting carbon concrete, или ec³) и создается путем смешивания цемента, воды, обычного жидкого электролита и чрезвычайно мелкого углеродного порошка — наноразмерной сажи (carbon black).
При смешивании эти компоненты образуют плотную сеть, способную проводить электрический заряд. После затвердевания бетона материал и любые конструкции из него (будь то здания, мосты или дорожные покрытия) могут накапливать и отдавать энергию по мере необходимости.
Эта концепция известна как суперконденсаторное накопление энергии, и исследователи надеются, что она может предложить жизнеспособное решение одной из самых больших проблем возобновляемой энергетики: а именно, как накапливать энергию локально, когда солнце не светит или ветер не дует.
В новом исследовании заявляется о десятикратном увеличении энергоемкости материала ec³ по сравнению с показателями 2023 года. Теперь 5 куб. м этого материала могут хранить больше 10 КВт-ч электроэнергии — этого достаточно, чтобы питать типичный дом в течение дня.
Хотя ec³ не соответствует плотности энергии традиционных аккумуляторных технологий, таких как литий-ионные (которые запасают в сотни раз больше энергии при том же весе или объеме), тот факт, что его можно отливать непосредственно в строительные компоненты, и что он может прослужить столько же, сколько и сама конструкция, не полагаясь на дефицитные или токсичные материалы, делает его особенно привлекательным для ученых.
Новое повышение производительности стало результатом лучшего понимания взаимодействия между углеродной сетью внутри бетона и электролитом, а также изменений в процессе изготовления материала. Вместо того, чтобы пропитывать плиты материала электролитом после затвердевания, исследователи добавили электролит непосредственно в воду, используемую в первоначальной смеси. Это позволило производить более толстые, более энергоемкие плиты без потери проводимости.
Команда также протестировала различные типы электролитов, включая морскую воду, и нашла несколько жизнеспособных вариантов. Наилучшие результаты показала смесь четвертичных аммониевых солей, используемых в бытовых дезинфицирующих средствах, и ацетонитрила, проводящего растворителя, часто используемого в промышленных процессах.
Недавно Наука Mail писала о том, как цемент с бактериями может питать здания электроэнергией.
