Новый научный эксперимент — аккумуляторы из цемента

Предполагается, что строительные материалы будущего будут выполнять не только базовые задачи, но и возьмут на себя другие функции, такие как автономное питание и мониторинг состояния конструкций. Более того, они смогут выступать в качестве возобновляемых источников энергии.

Концепция использования конструкций и зданий в качестве источника и накопителя энергии может помочь быстро выйти из энергетического кризиса — благодаря большому объему конструкций емкость накопителя энергии может быть очень высокой и не зависеть от количества энергии на единицу объема. Изображение: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Многие исследователи занимаются разработкой бетона с электропроводящими компонентами. Это самый популярный строительный материал в мире, и, добавив в него новые функции, можно достичь стабильной и хорошей электропроводности, а сам бетон получится использовать в качестве суперконденсаторов и аккумуляторов.

Ученые из Технологического университета Чалмерса (Швеция) создали первый в мире рабочий прототип аккумулятора на основе цемента. Аналоги отличались низкой производительностью, и в этот раз ученым пришлось подойти к вопросу нестандартно, чтобы отыскать иной вариант изготовления электрода.

В батарее используется смесь на основе цемента, но в нее добавлены короткие углеродные волокна, чтобы улучшить проводимость. Также прямо в эту смесь вмонтирована углеродная сетка, покрытая металлом — методом исключения ученые решили использовать железо и никель для анода и катода соответственно. Эти же порошковые металлы могли заставить небольшую светодиодную лампу светить в течение нескольких часов, но удельная плотность аккумулятора была совсем мала. А цинк не подошел в качестве анода.

В результате получилась перезаряжаемая батарея с довольно высокой для этого типа аккумуляторов плотностью энергии 7 Втч/кв.м (или 0,8 Втч/л).

Плотность энергии заметно ниже, чем у коммерческих аналогов, но это не критично, так как создавать такие батареи можно в больших масштабах, учитывая огромный объем зданий.

Но самое важное тут — тот факт, что аккумулятор является перезаряжаемым. Это дает новой батарее огромные перспективы использования. Причем накопление энергии — самый очевидный способ применения, но также можно использовать их для снабжения энергией светодиодов, стабильного покрытия сети 4G в отдаленных регионах, а также для катодной защиты бетонных конструкций.

Новый прототип перезаряжаемой батареи. Изображение: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Аккумулятор также можно соединить с солнечными батареями и превратить его в источник энергии для датчиков следящих систем на автотрассах и мостах, где те контролируют появление трещин и коррозии.

Есть важные задачи, которыми разработчикам предстоит заняться до постановки технологии на коммерческие рельсы.  Придется поработать над увеличением срока эксплуатации аккумуляторов и разработать способы их утилизации. Поскольку срок службы бетона составляет 50 или даже 100 лет, нужно, чтобы у аккумуляторов был аналогичный срок службы либо их можно было просто заменить и утилизировать.

Источник

admin
Оцените автора
Добавить комментарий