Учени превръщат обикновения цимент в гигантска батерия

Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) разработиха нов вид електропроводим цимент, който може да превърне основите и стените на сградите в масивни акумулатори за съхранение на възобновяема енергия. Технологията, съчетаваща най-масовия строителен материал в света с нанонауката, дава възможност на инфраструктурата не просто да приютява хората, но и да захранва ежедневието им.

Тайната на електропроводимия цимент

Новият материал, наречен „ec3“ (електронно-проводим въглероден бетон), се създава чрез смесване на стандартен цимент, вода, ултрафини въглеродни сажди и електролити. Тази комбинация създава проводима наномрежа във вътрешността на бетона, която функционира като гигантски суперкондензатор.

Екипът е успял да увеличи капацитета за съхранение на енергия десетократно. Към днешна дата около 5 кубични метра от материала – обем, равен на стандартна стена в мазе – са достатъчни за съхранение на около 2 киловатчаса енергия. Това количество може да покрие дневните нужди от захранване на един голям хладилник, а по-големи обеми могат да поемат енергийното потребление на цяло домакинство.

Адмир Масич: „Бетонът вече е най-използваният строителен материал в света, така че защо да не се възползваме от този мащаб, за да създадем допълнителни ползи. Ако запазим духа на древните римляни за съчетаване на науката за материалите с архитектурната визия, можем да се окажем на прага на нова революция.“

Според изследователите технологията позволява използването на различни електролити, включително морска вода. Това прави материала изключително подходящ за крайбрежни съоръжения и опорни структури на офшорни вятърни паркове.

Къщи извън електрическата мрежа

Основната цел на проекта е да реши проблема с непостоянството на възобновяемите енергийни източници.

Дамян Стефанюк: „Слънчевата енергия измина дълъг път по отношение на ефективността, но може да генерира ток само когато има слънце. Въпросът е как да отговорим на енергийните си нужди през нощта или в облачни дни.“

Учените предвиждат бъдеще, в което пътищата и паркингите ще бъдат изградени от новия бетон, за да зареждат безжично преминаващите електрически автомобили. Същевременно жилищните сгради ще могат да съхраняват достатъчно слънчева енергия през деня, за да функционират напълно независимо от националната електрическа мрежа.

Джеймс Уивър: „Най-вълнуващото е, че взехме материал, древен колкото бетона, и показахме, че той може да прави нещо напълно ново.“

Шведската алтернатива

Паралелно с работата в САЩ, екип от Техническия университет „Чалмерс“ в Швеция, ръководен от доктор Ема Занг и професор Лупинг Танг, разработва различен подход към същата идея.

Вместо суперкондензатор, техният екип създава същинска презареждаща се батерия. Те добавят 0,9 процента къси въглеродни фибри към цимента за проводимост и използват метални мрежи – желязо за анод и никел за катод. Въпреки че шведската циментова батерия съхранява около десет пъти повече енергия от предишни подобни опити (около 0,8 ватчаса на литър), нейната енергийна плътност остава стотици пъти по-ниска от тази на съвременните литиево-йонни батерии.

Шведските учени обаче смятат, че заради масивния обем на сградите и мостовете, дори ниската енергийна плътност ще бъде достатъчна за захранване на сензори за структурно наблюдение, 4G антени в отдалечени райони или системи за защита срещу корозия на арматурата.