Lacná prísada zmení betónové dosky na superrýchle skladovanie energie
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 1. 8. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Výskumníci z MIT zistili, že keď sa zmiešajú cement a sadze s vodou, výsledný betón sa sám zostaví do superkondenzátora ukladajúceho energiu, ktorý dokáže vyžarovať dostatok energie na poháňanie domácnosti alebo rýchle nabíjanie elektrických áut.
V roku 2021 tím z Chalmersovej technickej univerzity ukázal, ako by sa užitočné množstvo elektrickej energie dalo uložiť do betónu naliateho okolo sieťových elektród z uhlíkových vlákien s primiešaním uhlíkových vlákien na zvýšenie vodivosti. Zdá sa, že objav z MIT posúva veci na ďalšiu úroveň, pretože odstraňuje potrebu ukladať sieťové elektródy do betónu a namiesto toho umožňuje sadzi vytvárať svoje vlastné spojené elektródové štruktúry ako súčasť procesu vytvrdzovania.
Tento proces využíva spôsob, akým voda a cement spolu reagujú. Voda vytvára rozvetvenú sieť kanálov v betóne, keď začína tvrdnúť, a sadze prirodzene migrujú do týchto kanálov. Tieto kanály majú štruktúru podobnú fraktálom. Väčšie vetvy sa oddeľujú na menšie a menšie. To vytvára uhlíkové elektródy s extrémne veľkým povrchom, ktoré prebiehajú po celom betóne.
Dve z týchto vetiev, oddelené izolačnou vrstvou alebo tenkým priestorom, fungujú ako dosky superkondenzátora, keď sa celá vec vykúpe v štandardnom elektrolyte, ako je chlorid draselný. Superkondenzátory sa samozrejme dokážu nabíjať a vybíjať takmer okamžite, takže hustota výkonu a výstup sú vo všeobecnosti oveľa vyššie, ako by ste získali so štandardnou lítiovou batériou.
Hustota energie je nižšia a je potrebné urobiť kompromis medzi tým, koľko energie sa objemovo ukladá a akú pevnosť betónu potrebujete, pretože pridanie väčšieho množstva sadzí zvyšuje akumuláciu energie a oslabuje konečný betón.
No toto zariadenie na ukladanie energie nemusí byť malé. Betón má tendenciu sa používať v stavebníctve vo veľkom. Priemerný dom postavený na primerane štandardnej betónovej doske s hrúbkou 13 cm spotrebuje približne 24 m3 betónu. Pridajte viac, ak máte príjazdovú cestu alebo vybetónovanú garáž, a výrazne viac, ak je dom postavený z betónových stien alebo stĺpov.
Tím z MIT hovorí, že blok 45 m3 betónu s nanokarbónovou prísadou uchová približne 10 kWh elektriny. To je dosť na pokrytie približne tretiny spotreby energie priemerného domu alebo na zníženie spotreby z elektrickej siete. Účet za energiu môže byť takmer nulový v spojení so slušnou solárnou strešnou sústavou. A čo viac, nepridalo by to žiadne vysoké náklady.
Vedci testovali tieto betónové superkondenzátory v malom meradle. Vyrezali páry elektród na vytvorenie malých 1-voltových superkondenzátorov o veľkosti gombíkových batérií a pomocou troch z nich rozsvietili 3-voltovú LED diódu. Teraz pracujú na blokoch veľkosti autobatérií a zameriavajú sa na verziu s objemom 45 m3 a 10 kWh na demonštráciu vo väčšom meradle.
Podľa profesora Franza-Josefa Ulma z MIT, spoluautora novej štúdie, ide o super škálovateľnú technológiu.
„Môžete prejsť z elektród s hrúbkou 1 milimeter na elektródy s hrúbkou 1 meter a tým v podstate môžete zvýšiť kapacitu skladovania energie od rozsvietenia LED na niekoľko sekúnd až po napájanie celého domu,“ povedal Ulm.
Betón je úplne všade okolo nás, od budov až po cestnú sieť. Tím hovorí, že tento betón akumulujúci energiu by mohol byť spárovaný so solárnymi panelmi na okraji ciest a indukčnými nabíjacími cievkami, aby sa vytvorili super rýchle, prejazdné bezdrôtové cesty na nabíjanie elektromobilov vďaka schopnosti superkondenzátorov čerpať objemovú energiu na požiadanie.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne PNAS.
