Вчені постійно шукають кращі способи зберігання відновлюваної енергії, і тепер дослідники Массачусетського технологічного інституту знайшли спосіб перетворити цемент і стародавній матеріал на гігантський суперконденсатор.
Потенційно цей електрифікований цемент може перетворити фундаменти будівель та дороги на майже безмежні батареї.
Щоб створити нову речовину, команда з Массачусетського технологічного інституту (MIT) та Гарвардського університету в США змішала цемент, воду та сажу – матеріал, схожий на дрібне деревне вугілля, що утворюється в процесі неповного згоряння.
“Це дуже цікавий матеріал, тому що ви маєте найбільш використовуваний у світі матеріал, створений людиною, цемент, який поєднується з сажею, добре відомим історичним матеріалом – сувої Мертвого моря були написані з його допомогою”, – каже Адмір Масіч, матеріалознавець з МТІ.
“Ви маєте ці матеріали, яким щонайменше два тисячоліття, і коли ви поєднуєте їх у певний спосіб, ви отримуєте провідний нанокомпозит, і ось тоді все стає справді цікавим”.
Частинки сажі мають тенденцію злипатися в пустотах, що залишаються після поглинання води реагуючим цементом, утворюючи в цементі форми, схожі на вусики, які можуть діяти як дроти.
Це сприяє провідності, тобто модифікований цемент здатен діяти як суперконденсатор – джерело енергії, яке працює подібно до батареї, але накопичує і віддає електричну енергію набагато швидше.
Стандартний електроліт, такий як хлорид калію, може бути доданий до матеріалу, забезпечуючи заряджені частинки, які відокремлюються – таким чином дозволяючи суперконденсатору накопичувати і вивільняти енергію.
Зараз ці цементні конденсатори відносно невеликі, їхньої потужності достатньо, щоб запалити кілька світлодіодних лампочок. Матеріали, що використовуються, дешеві та доступні, і теоретично процес може бути відносно легко масштабований.
Далі команда хоче виготовити один з таких пристроїв розміром з автомобільний акумулятор.
Дослідники припускають, що будинок з фундаментом з цементу-суперконденсатора міг би зберігати достатньо енергії, щоб живити його протягом доби, а енергію можна було б виробляти з відновлюваних джерел, таких як сонячна енергія або вітер.
Суміш також можна використовувати на дорогах для живлення електромобілів, коли вони проїжджають повз (інновація, яку розглядають кілька дослідницьких проєктів). Існує певний компроміс між ємністю зберігання і міцністю конструкції, але цемент може бути адаптований для різних випадків використання в залежності від потреб.
“Ці властивості вказують на можливість використання цих структурних бетоноподібних суперконденсаторів для зберігання енергії як у житлових, так і в промислових цілях, починаючи від енергетичних автаркічних укриттів і самозарядних доріг для електромобілів і закінчуючи періодичним зберіганням енергії для вітрових турбін”, – пишуть дослідники в своїй опублікованій статті.