Инженеры MIT объединили цемент и технический углерод для разработки альтернативы аккумулятору

Jul 21, 2023

Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали новую недорогую систему хранения энергии, созданную с использованием двух самых распространенных в истории человечества материалов — цемента и технического углерода (который напоминает очень мелкий древесный уголь).

Исследователи обнаружили, что эти два материала можно объединить с водой для создания суперконденсатора — альтернативы батареям — который может обеспечить хранение электрической энергии.

Эта технология может облегчить использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и приливная энергия, позволяя энергетическим сетям оставаться стабильными, несмотря на колебания поставок возобновляемой энергии.

Исследователи заявили, что суперконденсатор в конечном итоге может быть встроен в бетонный фундамент дома, где он сможет хранить запас энергии на целый день, при этом незначительно увеличивая (или не увеличивая) стоимость фундамента и при этом обеспечивая необходимую структурную прочность.

Они также предполагают строительство бетонной дороги, которая могла бы обеспечить бесконтактную подзарядку электромобилей во время их движения по этой дороге.

«Этот материал потрясающий», — сказал Адмир Масич, профессор Массачусетского технологического института, — «потому что у вас есть наиболее часто используемый в мире искусственный материал — цемент, который сочетается с углеродной сажей, которая является хорошо известным историческим материалом — Свитки Мертвого моря были написаны с его помощью!

У вас есть материалы, которым как минимум два тысячелетия, и когда вы объединяете их определенным образом, вы получаете проводящий нанокомпозит, и именно тогда все становится действительно интересно».

По мере того, как смесь затвердевает и затвердевает, он объяснил: «Вода систематически потребляется в результате реакций гидратации цемента, и эта гидратация фундаментально влияет на наночастицы углерода, поскольку они гидрофобны (водоотталкивают)».

По мере того, как смесь развивается, «углеродная сажа самоорганизуется в соединенный проводящий провод», — добавил Масик.

Этот процесс легко воспроизводим с использованием недорогих и доступных в любой точке мира материалов. А количество углерода, необходимое для создания сети перколированного углерода, очень мало — всего 3% по объему смеси, — сказал Масик.

Простая, но инновационная технология описана в будущей статье в журнале PNAS.

Суперконденсаторы, изготовленные из этого материала, имеют большой потенциал для содействия переходу мира к возобновляемым источникам энергии, сказал профессор Массачусетского технологического института Франц-Йозеф Ульм.

Основные источники энергии без выбросов — ветер, солнечная энергия и энергия приливов — все производят свою продукцию в разное время, которое часто не соответствует пикам потребления электроэнергии, поэтому способы хранения этой энергии имеют важное значение.

«Существует огромная потребность в больших хранилищах энергии», — добавил Ульм, — «а существующие батареи слишком дороги и в основном основаны на таких материалах, как литий, запасы которого ограничены, поэтому крайне необходимы более дешевые альтернативы.

«Именно здесь наша технология чрезвычайно перспективна, потому что цемент повсюду», — сказал Ульм в заключение.

**

Вышеупомянутая статья была опубликована из источника с минимальными изменениями в заголовке и тексте.