Супер новые материалы? Исследователи Массачусетского технологического института хотят хранить горы энергии в цементе

в Статья в Proceedings of the National Academy of Sciences Покажите командам, как «суперконденсатор» может хранить горы энергии из легкодоступных материалов.

Аккумулирование энергии в цементе

Суперконденсаторы похожи на батареи, но заряжаются очень быстро. С другой стороны, они могут рассеивать меньше энергии при заданном объеме.

Они работают как перезаряжаемые батареи, но накапливают и выделяют энергию намного быстрее — в электрическом поле между двумя близко расположенными электродами.

Количество энергии, которое может рассеять конденсатор, зависит от площади поверхности двух проводящих пластин, между которыми накапливается ток. Чем больше панели, тем выше мощность.

Исследовательская группа нашла способ расширить эту концепцию. Этот суперконденсатор изготовлен из материала на основе цемента с сажей и имеет очень большую внутреннюю поверхность.

Углеродная сажа, также известная как углеродная сажа, похожа на мелкий древесный уголь и производится путем сжигания с небольшим количеством кислорода или в процессе неполного сгорания, а материал является электропроводным.

Добавляя сажу в цементную смесь и давая ей затвердеть, вы получаете паутину проводящего материала определенного размера — как между пластинами обычного суперконденсатора.

Когда цемент реагирует с водой, он создает разветвленную сеть отверстий, в которые вводится углерод, а затем образует сложные нитевидные структуры. В результате получается большая площадь в малом объеме.

Другими словами, он создает больше места для хранения энергии, чем обычный суперконденсатор — без необходимости в дополнительном пространстве.

Сила на целый день

Для переноса заряженных частиц в материал новый суперконденсатор вымачивали в течение нескольких недель в стандартном соленом хлоридно-калиевом электролите, который был изолирован в углеродных структурах.

Когда материал подключен к источнику энергии, такому как солнечные панели или энергия ветра, он накапливает энергию и высвобождает ее, когда она необходима, а поскольку энергия сохраняется, источник энергии стабилен.

Потому что теперь исследователи изготовили суперконденсатор диаметром более 1 сантиметра и толщиной 1 миллиметр, который можно заряжать напряжением 1 вольт. В ходе эксперимента исследователи зажгли 3-вольтовый светодиод с тремя такими конденсаторами.

Команда подсчитала, что длина бетонного блока составляет 45 метров.³ Емкости достаточно для хранения не менее 10 киловатт-часов энергии, что эквивалентно среднесуточному бытовому потреблению электроэнергии.

По словам команды, материалы могут быть увеличены и включены в здания, которые могут хранить энергию в бетоне и цементе с добавлением этого суперконденсатора. Сам бетон также может выступать в роли утеплителя.

Материал также можно использовать для бетонных дорог, по которым можно заряжать электромобили во время движения.