Бетон научили накапливать электричество для питания дома

Исследовательская группа Массачусетского технологического института (МТИ) сообщила о десятикратном увеличении плотности хранения энергии разработанного ими материала на основе цемента и углерода. Согласно статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), данная разработка позволяет интегрировать функции накопителя энергии непосредственно в несущие конструкции зданий, такие как фундаменты или стены.

В основе материала, известного как электропроводящий углеродный бетон (ec3), лежит смесь цемента, воды и наночастиц сажи (технического углерода). Сажа образует внутри застывшего цемента разветвленную проводящую сеть. При насыщении материала электролитом, например, хлоридом калия, ионы электролита притягиваются к углеродным поверхностям, формируя электрохимический двойной слой, который и хранит энергию по принципу суперконденсатора.

Прорыв стал возможен после детального анализа внутренней структуры бетона с помощью 3D-визуализации высокого разрешения. Это позволило оптимизировать состав за счёт применения более эффективных органических электролитов и внедрения нового производственного метода «залитого электролита», упрощающего изготовление. В результате объём материала, необходимый для суточного энергообеспечения среднего домохозяйства, сократился с 45 до 5 кубических метров.

Для демонстрации масштабируемости технологии команда создала прототип на 12 вольт, последовательно соединив несколько ячеек по 1 вольту. Это решило проблему низкого напряжения, характерную для ранних версий подобных разработок.

Кроме того, исследователи установили, что морская вода может служить эффективным электролитом, что открывает перспективы для использования технологии в морских сооружениях, например, в фундаментах ветряных турбин. Была также продемонстрирована возможность мониторинга состояния конструкций: созданная из материала 9-вольтовая арка, подключенная к светодиоду, вызывала его мигание при приложении физической нагрузки, сигнализируя о деформации.

Источник: Notebookcheck