Nový typ betónu môže premeniť tvoj dom na obrovskú batériu
Vedci z MIT vytvorili revolučný superkondenzátor z cementu, vody a uhlíka. Môže to zmeniť budúcnosť ukladania energie
Predstav si, že základy domu alebo cesty by mohli slúžiť ako obrovská batéria. Nie, nie je to len vtip! Presne na tomto koncepte pracuje tím výskumníkov z MIT, ktorí vytvorili nový druh superkondenzátora. Ide o zariadenia na ukladanie elektrickej energie, a to z úplne bežných a lacných materiálov. Do toho patrí cement, voda a uhlíkový prášok známy aj ako carbon black. O novinke informoval MIT News.
Tento jednoduchý, no inovatívny materiál má potenciál úplne zmeniť spôsob, akým ukladáme energiu z obnoviteľných zdrojov, ako sú solárne panely či veterné turbíny. Ich najväčšou nevýhodou je totiž nestálosť dodávky. Nesvieti slnko? Nefúka vietor? Nie je elektrina. Práve preto sú efektívne, lacné a ekologické spôsoby ukladania energie jedným z najväčších výziev modernej energetiky.
Superkondenzátory sú podobné batériám, no s tým rozdielom, že energiu neukladajú pomocou chemických reakcií, ale v elektrickom poli medzi dvoma elektródami. Inými slovami, batéria ukladá energiu pomocou chemických reakcií, preto sa nabíja aj vybíja pomalšie. Superkondenzátor žiadne chemické reakcie nepoužíva, energiu len „drží“ v elektrickom poli, vďaka čomu sa dokáže nabiť aj vybiť oveľa rýchlejšie. Ich hlavnou výhodou je, že sú extrémne rýchle pri nabíjaní a vybíjaní, čo je ideálne pre krátkodobé uskladnenie veľkého množstva energie.
Kľúčom k výkonu superkondenzátora je čo najväčšia vnútorná povrchová plocha. Výskumníci z MIT dosiahli práve to tým, že do cementovej zmesi pridali carbon black. Po zmiešaní s vodou sa počas tvrdnutia vytvorí vnútri materiálu komplikovaná sieť kanálikov a „drôtov“ z uhlíka, ktoré tvoria vodivú kostru s obrovským povrchom. Keď sa táto zmes napustí elektrolytom, napríklad roztokom kuchynskej soli, vznikne plnohodnotný superkondenzátor.
Čo všetko sa dá týmto materiálom napájať?
Podľa výpočtov tímu dokáže kocka cementového superkondenzátora s objemom 45 m³, teda približne veľkosť základu bežného domu uložiť až 10 kWh energie, čo je približne denná spotreba elektriny jednej domácnosti. Navyše, tento materiál si zachováva svoje mechanické vlastnosti, takže môže zároveň slúžiť ako nosná časť stavby.
Neprehliadni
Tím vedcov už postavil prvé funkčné miniatúrne verzie veľkosti gombíkovej batérie, ktoré dokážu napájať LED diódu. Ďalším krokom bude vytvoriť zariadenia veľkosti autobatérie a následne plnohodnotné energetické úložiská integrované do základov domov či infraštruktúry.
Tento nový druh betónu môže poslúžiť nielen v stavebníctve, ale aj v doprave! Vedci si predstavujú betónové cesty, ktoré by dokázali bezdrôtovo dobíjať elektromobily počas jazdy. Znie ti to šialene? V kombinácii so solárnymi panelmi umiestnenými popri cestách by sa mohlo jednať o plne autonómny systém.
Ďalšou výhodou je extrémna dostupnosť materiálov. Cement je najpoužívanejší stavebný materiál na svete a carbon black je známy už tisíce rokov. Používal sa napríklad na písanie zvitkov od Mŕtveho mora. Navyše ho stačí len 3 – 10 % z objemu, aby sa dosiahla požadovaná vodivosť.
Budúcnosť bez lítiových batérií?
Lítium-iónové batérie sú síce účinné, no drahé a závislé na ťažbe vzácnych surovín. Tento nový prístup by mohol byť lacnejšou, ekologickejšou a škálovateľnejšou alternatívou. Betónový superkondenzátor sa dá vyrobiť kdekoľvek, je odolný, lacný a flexibilný. Okrem toho sa s budúcnosťou hovorí aj o pevných batériách.
Ako povedal profesor Ulm z MIT: „Je to nový spôsob, ako sa pozerať na betón ako súčasť energetickej transformácie.“
Komentáre