Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) сообщили о десятикратном увеличении энергоемкости нового электропроводящего бетона EC3.
Благодаря этому накопителями энергии могут служить обычные стены, тротуары и мосты, а примерно одной «стены» объемом 5 м3 уже достаточно для питания домохозяйства — против 45 м3 в 2023 году, по данным Interesting Engineering.
Материал сочетает в себе цемент, воду, технический углерод и электролиты, образуя проводящую наносетку внутри для накопления заряда. С помощью томографии FIB-SEM команда обнаружила, что частицы углерода образуют фрактальную «паутину» вокруг пор, которая способствует проникновению электролитов и движению тока. Исследователи перешли от дальнейшего замачивания к смешиванию электролитов непосредственно с водой перед заливкой — это позволило получить более толстые и эффективные электроды.
Наибольший прирост дали органические электролиты на основе солей и ацетонитрила. На один кубометр EC3 по этой рецептуре вмещается более 2 кВт-ч – этого достаточно, например, для питания холодильника в течение дня. Другие решения, в том числе для морской воды, также были протестированы, что сделало EC3 пригодным для наземных проектов и морских опор ВИЭ.
Команда уже построила небольшую арку с EC3, которая одновременно несла нагрузку и питала светодиод. При механическом воздействии свет мерцал, что, по словам разработчиков, в будущем может позволить зданиям «самостоятельно диагностировать» состояние конструкций в режиме реального времени. В японском городе Саппоро уже проверели способность EC3 обогревать тротуары за счет повышенной теплопроводности.
«Ключом к устойчивости бетона является разработка «многофункционального бетона», — объясняет содиректор MIT EC3 Hub Адмир Масич.
«Бетон уже является самым массовым строительным материалом в мире, так почему бы не использовать эту шкалу для получения дополнительных преимуществ». «Одним из главных мотивов было ускорение перехода на возобновляемую энергетику, ведь солнечная генерация зависит от погоды», — добавляет первый автор работы Дамиан Стефанюк.
Содиректор EC3 Габ Франц-Йозеф Ульм подчеркивает: «Необходима система хранения и возврата энергии – обычно это батареи, изготовленные из дефицитных или вредных материалов. Мы считаем, что EC3 является жизнеспособной заменой».
Соавтор исследования Джеймс Уивер подводит итог: «Сочетая современную нанонауку с древними строительными материалами, мы прокладываем путь к инфраструктуре, которая не только поддерживает нашу жизнь, но и питает ее». (censor.net)