Výskumníci z inštitútu MIT predstavili základ pre nový a jedinečný systém na skladovanie energie. Táto technológia by mohla nakopnúť využívanie obnoviteľných zdrojov energie, napríklad solárnu alebo veternú energiu, ktoré dnes nie sú praktické z hľadiska spoľahlivosti. Čo je však na tomto novom systéme najlepšie je, že ho možno vyrobiť zo zdrojov, ktoré nájdeme prakticky kdekoľvek na Zemi.
Ako vysvetľujú vedci vo svojej novej práci, ak spojíme cement, sadzu a vodu, môžeme vytvoriť „superkondenzátor“, ktorý by mohol poslúžiť na uskladnenie elektrickej energie. Podľa výskumu by sa tieto kondenzátory dokázali vstavať do betónových základov domu. Takýto druh kondenzátora by nepridal prakticky nič k celkovým nákladom na výstavbu domu a dokázal by v sebe uchovať energiu rovnú dennej spotrebe domácnosti. V budúcnosti by nové kondenzátory mohli poslúžiť ako spôsob bezkontaktného nabíjania elektromobilov, zatiaľ čo sú na ceste.
Autori štúdie technológiu opisujú ako jednoduchú, no pritom inovatívnu. Kondenzátory sú principiálne mimoriadne jednoduchými zariadeniami. Skladajú sa z dvoch elektricky vodivých plátov ponorených v elektrolyte a oddelených membránou. Keď cez kondenzátor prejde napätie, pozitívne nabité ióny z elektrolytu sa hromadia na negatívne nabitom pláte, zatiaľ čo negatívne nabité ióny sa hromadia na pozitívne nabitom pláte.
Medzi plátmi sa nachádza membrána. Tá bráni nabitým iónom prejsť na druhú stranu, čím sa vytvára elektrické pole a kondenzátor sa stáva nabitým. Kondenzátor dokáže udržať náboj dlhú dobu a následne ho rýchlo doručiť, ak to treba. Superkondenzátory v tomto prípade predstavujú obyčajné kondenzátory, ktoré dokážu udržať mimoriadne veľké náboje.
Množstvo energie, akú dokáže kondenzátor uchovať, závisí od celkovej plochy vodivých platní. Nová metóda na výrobu superkondenzátora pozostáva z cementového materiálu s extrémne veľkým interným povrchom, vďaka prepojenej sieti vodivého materiálu v objeme cementu. K dosiahnutiu toho vedci využili sadze, ktoré sú mimoriadne vodivé. Tie zamiešali do betónovej zlúčeniny spolu s cementom a vodou.
Pozoruhodné vlastnosti
Výsledný materiál následne ponoria do bežného elektrolytu, napríklad chloridu draselného. Dve elektródy vyrobené z tohto materiálu a oddelené tenkou izolačnou vrstvou vytvoria mimoriadne výkonný superkondenzátor.
„Tento materiál je naozaj fascinujúci. Na jednej strane máme najpoužívanejší materiál na svete, cement, ktorý skombinujeme so sadzou, najznámejším historickým materiálom. V oboch prípadoch ide o materiály, ktoré poznáme najmenej dve tisícročia. Ak ich ale skombinujeme špecifickým spôsobom, získavame vodivý nanokompozit a tam začína fascinujúca časť,“ tvrdí Admir Masic, jeden z autorov štúdie.
Kým materiál stojí, voda je systematický konzumovaná cez hydratačné reakcie, ktoré ovplyvňujú nanočastice uhlíka, ktoré odpudzujú vodu. Postupom času sa sadze pretvoria na prepojený vodivý drôt, tvrdia autori štúdie. Zároveň dodávajú, že ide o mimoriadne jednoduchý proces, ktorý si vyžaduje materiály, vo veľkých množstvách dostupné kdekoľvek na svete.
Autori štúdie tvrdia, že kocka betónu s objemom 45 metrov kubických a obohatená o tento superkondenzátor, by dokázala udržať až 10 kWh energie. To sa považuje za priemernú dennú spotrebu domácnosti. Vedci zároveň zistili, že ak pridajú viac uhlíku, materiál síce dokáže uskladniť viac energie, no betón sa stáva o trošku jemnejším. Aj tento materiál by mohol nájsť uplatnenie, napríklad v oblastiach kde štrukturálna pevnosť betónu nehrá kritickú úlohu.
