Nová betónová batéria poskytuje desaťnásobné zvýšenie energie a premieňa budovy na obrovské powerbanky.
Materiál kombinuje cement, vodu, ultrajemné sadze a elektrolyty a vnútri tvorí vodivú nanosieť, ktorá ukladá energiu. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphotos.com. Autor: Pumba1
Betónová batéria zostavená odborníkmi z Massachusettskej technickej univerzity (MIT) teraz dokáže napájať domy iba pomocou steny a premieňať bežné stavby na masívne systémy na ukladanie energie.
Mestá sa z betónu stavajú už veľmi dlho, ale výskumníci ho teraz vidia aj ako budúci zdroj energie. Nová forma elektrónovo-vodivého uhlíkového betónu, alebo ec³, dokáže ukladať a uvoľňovať elektrinu. Prelomový objav vedcov z MIT ukazuje, ako by bežné steny, chodníky a dokonca aj mosty mohli slúžiť ako obrovské batérie.
Multifunkčný betón
Materiál kombinuje cement, vodu, ultrajemné sadze a elektrolyty. Vnútri tvorí vodivú nanosieť, ktorá ukladá energiu. Najnovší výskum vedcov z MIT ukazuje, že hustota energie v ec3 sa desaťnásobne zvýšila. V roku 2023 si uspokojenie denných potrieb energie domácnosti vyžadovalo 45 kubických metrov ec³. S novou zmesou elektrolytov je potrebných len asi 5 kubických metrov, čo je zhruba veľkosť steny suterénu.
„Kľúčom k udržateľnosti betónu je vývoj multifunkčného betónu,“ povedal Admir Masic, spoluriaditeľ MIT EC³ Hub. „Betón je už teraz najpoužívanejším stavebným materiálom na svete, tak prečo nevyužiť túto škálu na vytvorenie ďalších výhod?“
Prelomenie nanosiete
Vedci použili FIB-SEM tomografiu na zobrazenie materiálu vrstvu po vrstve. Zistili, že nanouhlíková čerň vytvára okolo pórov fraktálovú sieť. To umožňuje elektrolytom prenikať a prúdiť. „Pochopenie toho, ako sa tieto materiály zostavujú v nanorozmeroch, je kľúčom k dosiahnutiu nových funkcií,“ vysvetlil Masic.
Výskumníci testovali niekoľko elektrolytov. Zistili, že fungovať by mohla morská voda, vďaka čomu môže byť ec³ užitočný pre pobrežné projekty a podpery veterných elektrární na mori.
Zmenili aj spôsob, ako sa elektrolyty pridávajú. Namiesto toho, aby sa betón najskôr odlial a až potom nasiakol elektrolytmi, zmiešali elektrolyty priamo s vodou ešte pred odlievaním betónu. To umožnilo vytvoriť hrubšie a výkonnejšie elektródy.
Najväčší posun však dosiahli pri použití organických elektrolytov. Jeden kubický meter ec³ betónu, v ktorom sa nachádzajú tieto soli a rozpúšťadlo acetonitril, dokáže uložiť viac než dve kilowatthodiny energie. To je dosť na to, aby poháňal chladničku celý deň.
Elektrónovo-vodivá konštrukcia na báze uhlíkového betónu. Zdroj: MIT
Bezpečnosť stavieb
Tím výskumníkov postavil malý oblúk z ec³, aby otestoval jeho potenciál. Uniesol požadovanú váhu a zároveň napájal LED žiarovku. Pri namáhaní materiálu svetlo začalo blikať. Masic navrhol, že by to jedného dňa mohlo pomôcť stavbám monitorovať ich vlastný stav v reálnom čase a signalizovať napríklad úroveň namáhania konštrukcie mosta pri silnom vetre.
Ec³ už vďaka svojej tepelnej vodivosti zohrieval chodníky v zasneženom Sappore v Japonsku.
Prechod na obnoviteľné zdroje energie
Najnovší pokrok MIT teraz smeruje k úlohám v oblasti skladovania energie vo väčšom meradle. „Jednou z našich najväčších motivácií bolo umožniť prechod na obnoviteľné zdroje energie,“ povedal Damian Stefaniuk, prvý autor článku.
Solárna energia sa dá generovať iba vtedy, keď je dostatok slnečného svetla. Otázka teda znie: Ako uspokojiť energetické potreby v noci alebo v zamračených dňoch?
Franz-Josef Ulm, spoluriaditeľ EC³ Hub, uviedol: „Odpoveďou je, že potrebujete spôsob, ako energiu ukladať a uvoľňovať. To dosiaľ zvyčajne znamenalo batériu, ktorá sa často spolieha na vzácne alebo škodlivé materiály. Veríme, že ec³ je vývojaschopnou náhradou.“
Zdroj: Interesting Engineering, MIT
(LDS)
