Výskumníci predstavili cement, ktorý môže premeniť váš dom v obrovskú batériu
Výskumníci predstavili betón, ktorý sa skladá s lacných materiálov a môže slúžiť ako superkondenzátor pre uskladnenie energie z obnoviteľných zdrojov.
Výskumníci z MIT predstavili nový superkondenzátor, ktorý je vyrobený z “antických materiálov” a dokáže uskladňovať energiu. Autori štúdie veria, že táto technológia môže poskytnúť svetu lacnú a ľahko škálovateľnú technológiu pre uskladnenie energie, ktorú získame z obnoviteľných zdrojov.
Nový materiál sa skladá z cementu, uhlíkovej černe a vody. Uhlíková čerň je látka, ktorá sa vyrába napríklad nedokonalým spaľovaním dechtu. Ide o parakryštalický uhlík, ktorý sa pridáva mimo iné aj do pneumatík. Spojením týchto látok vznikne materiál, ktorý by mohol uskladňovať energiu a priniesť tak svetu možnosť, ako uložiť energiu získanú z obnoviteľných zdrojov.
Skladovanie obnoviteľnej energie
Momentálne vyrobenú energiu púšťame ihneď do siete, čo v prípade solárnej alebo veternej energie nie je najlepšie riešenie. Tieto metódy elektrickej výroby totiž nie sú konzistentné a závisia od počasia. V prípade solárnej energie panely najlepšie pracujú za jasného dňa, sú menej efektívne keď je oblačno a cez noc nefungujú vôbec. V prípade veternej energie sa zas musí elektráreň spoliehať na priaznivý vietor.
Keď ale alternatívne obnoviteľné zdroje vyrobia viac energie, tá by sa mohla uskladňovať do obrovských batérií, odkiaľ by čerpali elektrinu mestá a domácnosti. Takéto riešenie by zabezpečilo stabilný prísun energie aj napriek fluktuáciám v dodávke obnoviteľnej energie.
Vedci v rámci výskumu zistili, že ak skombinujú dva špecifické materiály s vodou, dostanú takzvaný superkondenzátor. Ten v tomto prípade funguje ako alternatíva k batériám. Ako sme už na začiatku písali, hlavnými ingredienciami nového superkondenzátora sú cement, uhlíková čerň a voda. Autori štúdie vysvetľujú, že tieto materiály by sa mohli zapracovať napríklad do betónových základov domu.
Neprehliadnite
“Takéto domy by následne dokázali uložiť energiu na jeden celý deň, pričom cena základov sa nijak výrazne nezmení od pôvodnej ceny. Základy by zároveň ponúkli obyvateľom domu rovnakú štrukturálnu silu,” píšu autori štúdie.
Energia pre mestá aj elektrické vozidlá
V budúcnosti autori vidia aj cesty, ktoré dokážu nabíjať elektrické vozidlá, zatiaľ čo po nich prechádzajú. Autori vysvetľujú, že kondenzátory sú vo svojej podstate mimoriadne jednoduché zariadenia. Skladajú sa z dvoch elektricky vodivých častí ponorených v elektrolyte a oddelených membránou. Keď prejde kondenzátorom napätie, pozitívne nabité ióny z elektrolytu sa hromadia na negatívne nabitej vrstve, zatiaľ čo negatívne nabité ióny sa akumulujú na pozitívne nabitej vrstve.
Membrána medzi vrstvami bráni migrovaniu nabitých iónov. Tým vzniká elektrické pole medzi vrstvami a kondenzátor sa stáva nabitý. Vrstvy následne dokážu udržať náboj veľmi dlhú dobu a rýchlo ho dodať, keď to potrebujeme. Superkondenzátory sú v podstate obyčajné kondenzátory, ktoré ale vedia udržať mimoriadne veľké náboje.
“Náš nový materiál považujeme za mimoriadne fascinujúci. Cement je najpoužívanejším človekom vyrobeným materiálom na svete. Uhlíková čerň je taktiež historicky významný materiál, písali sa s ním zvitky v okolí Mŕtveho mora. Keď však spojíme tieto tisícročia využívané materiály, získavame vodivý nanokompozit,” vyjadril sa Admir Masic, jeden z autorov štúdie.
Niečo za niečo
Zmes materiálu sa postupne ukladá a tvrdne. Počas tohto procesu sa voda systematicky spotrebúva cez hydratačné reakcie cementu. Tieto reakcie od základu ovplyvňujú nanočastice uhlíka, pretože sú hydrofóbne, teda odpudzujú vodu. Postupne sa uhlíková čerň ukladá do prepojených vodivých “drôtov”. Zároveň sa vyžaduje len malé množstvo uhlíku. Ten tvorí približne 3% z objemu materiálu.
Vedci ale zistili, že hoci môžu ovplyvniť vlastnosti tohto materiálu, musia iné vlastnosti obetovať. Pridaním uhlíka síce dokáže materiál uskladniť viac energie, no výsledný betón je o niečo slabší. Stále však môže byť použitý v praxi, napríklad v prípadoch, kedy pevnosť betónu nehrá kritickú úlohu.
Komentáre