Представьте: дом сам вырабатывает электричество, сам его хранит и тут же использует — все прямо на месте. Именно к этому идет строительство будущего, когда здания станут работать на чистой энергии, а хранить ее смогут буквально в своих стенах, даже в самом бетоне. В статье, опубликованной в журнале ACS Nano, исследователи сообщили о разработке эффективного цементного суперконденсатора, способного накапливать энергию, и по качеству не отличимого от обычного коммерческого бетона.
Суперконденсаторы отличаются от привычных батарей тем, что они хранят меньше энергии, но зато очень быстро ее поглощают и отдают, причем могут делать это множество раз. Если внедрить такие устройства прямо в строительные материалы, энергия от солнечных панелей сможет храниться в стенах здания, а не в громоздких батареях на крыше или в подсобке. При наличии возобновляемой энергии для регулярной подзарядки такие суперконденсаторы смогут покрывать часть потребностей здания за счет постоянного цикла зарядки и разрядки.
Для создания устройства ученые смешали углеродные нанотрубки, сажу и цемент, и получили чернила для печати электродов. Затем 3D-принтер нанес их на бетонную плиту узором, напоминающим переплетенные пальцы. При увлажнении цемента его поры заполнялись водой и ионами, которые свободно перемещались между электродами. Благодаря такой конструкции заряженным частицам приходилось преодолевать меньшее расстояние, и суперконденсатор оказался эффективнее прежних версий.
Испытания подтвердили, что материал выдерживает нагрузки на сжатие так же, как обычный бетон для плит и лестниц. Три устройства на одной плите, соединенные вместе, питали небольшой массив светодиодов. В будущем такие суперконденсаторы смогут обеспечивать аварийное освещение и автономные датчики. Стабильность сохраняется при умеренном нагреве и охлаждении, но при −18°C эффективность снижается — дальнейшие исследования будут направлены на улучшение работы при низких температурах.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что найден способ сделать суперконденсаторы эффективнее.