Новое исследование, проведенное Массачусетским технологическим институтом, показывает, что бетон может использоваться для создания суперконденсаторов, способных накапливать энергию. Это открытие может иметь огромное значение для энергетической отрасли, так как бетон широко используется в строительстве и может быть использован для хранения энергии на большом объеме.
Просто добавить углеродные волокна
Ранее в 2021 году группа ученых из Технологического университета Чалмерса показала, что бетон, залитый вокруг электродов с добавлением углеродных волокон, может сохранять электроэнергию. Однако исследователи из Массачусетского технологического института ушли еще дальше и обнаружили, что бетон самособирается в суперконденсатор при смешивании с водой и техническим углеродом.
Бетонный суперконденсатор
Процесс формирования суперконденсатора в бетоне основан на взаимодействии воды и цемента. Вода образует разветвленную сеть каналов в бетоне, а углерод мигрирует в эти каналы, образуя фрактальную структуру. Это создает угольные электроды с большой площадью поверхности, проходящие через бетон. Две из этих ветвей работают как пластины суперконденсатора, способного быстро заряжаться и разряжаться.
Однако, чтобы достичь высокой плотности энергии, необходимо найти компромисс между количеством энергии, которое может быть сохранено в объемном выражении, и прочностью бетона. Добавление большего количества углерода увеличивает энергию, но ослабляет материал в целом. Поэтому необходим четкий расчет, позволяющий сохранить и строительные и энергетические характеристики материала.
Перспективный материал
Самое интересное в этом открытии заключается в том, что бетон, как материал, используется на больших объемах. Например, средний американский дом использует около 24 кубометров бетона. Команда Массачусетского технологического института утверждает, что этого количества бетона, легированного наноуглеродом, достаточно для хранения 5 кВтч электроэнергии, что позволяет покрыть около 15 % энергопотребления дома.
Исследователи уже протестировали бетонные суперконденсаторы в уменьшенных моделях, а теперь работают над созданием блоков размером с автомобильные аккумуляторы. Они также видят потенциал использования энергоаккумулирующего бетона в сочетании с солнечными панелями и индуктивными зарядными катушками для создания беспроводных зарядных дорог для электромобилей.
