混凝土是一種古老而常用的建筑材料,但其也有可能成為未來(lái)的能源儲存設備。麻省理工學(xué)院(MIT)的工程師們通過(guò)改變水泥的制作方式,開(kāi)發(fā)出一種新型混凝土,能夠充當超級電容器,儲存電荷。
據 IT 之家了解,這種新型混凝土的原料是水泥和碳黑。水泥是一種有著(zhù)數千年歷史的材料,碳黑是一種黑色粉末,曾經(jīng)用作兩千年前死海古卷的墨水。碳黑具有導電性,工程師們發(fā)現,如果以特定的方式將它與水泥和水混合,會(huì )在水泥硬化的過(guò)程中形成一個(gè)長(cháng)長(cháng)的碳 " 線(xiàn) " 分支網(wǎng)絡(luò ),這就使得這種材料具有了超級電容器的功能。" 突然之間,你就有了一種既能承受載荷,又能儲存能源的材料。"MIT 土木工程教授、這項研究的作者之一弗朗茨 - 約瑟夫烏爾姆(Franz-Josef Ulm)說(shuō)。
與電池不同,超級電容器不會(huì )隨著(zhù)時(shí)間而降低儲能能力,也不需要使用鋰離子電池中那些昂貴、有爭議的材料,如鈷和鋰。由于碳黑很便宜,其成本跟混凝土的成本差不多。
這項新技術(shù)可以解決可再生能源規?;囊粋€(gè)主要挑戰:由于太陽(yáng)能和風(fēng)能并不總是可用,因此迅速建造更多價(jià)格合理的儲能設備是擺脫化石燃料的必要條件。
工程師們之所以選擇使用水泥作為原料,部分原因是水泥生產(chǎn)有著(zhù)很大的碳足跡,而給它賦予一個(gè)支持可再生能源的第二個(gè)用途可以使它更加可持續。這項工藝也可以與一些新型水泥替代品結合使用,這些替代品可以降低制造過(guò)程中的排放,比如創(chuàng )業(yè)公司 Brimstone 設計的一種碳負水泥。
在房屋中,通過(guò)電纜連接屋頂上的太陽(yáng)能板,使用這種材料制成的地基可以用來(lái)儲存與房屋一天內使用量相當的太陽(yáng)能。在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)中,它可以用于風(fēng)力渦輪機的底座。這種混凝土還可以用來(lái)制造道路,為行駛中的電動(dòng)汽車(chē)充電。在新的研究中,研究人員發(fā)現,這些電容器可以被設計成緩慢充電(如在房屋中)或快速放電(如在電動(dòng)汽車(chē)充電器中)。
在實(shí)驗室測試了一個(gè)小型版本后,團隊現在計劃擴大規模。烏爾姆說(shuō),第一個(gè)原型可能在 18 個(gè)月內亮相。