Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что при смешивании цемента и технического углерода с водой бетон превращается в суперконденсатор, накапливающий энергию, который может вырабатывать достаточно энергии для питания дома или быстрой зарядки электромобилей.
Еще в 2021 году группа из Технологического университета Чалмерса показала, что можно сохранить электроэнергию в бетоне, залитом вокруг электродов из сетки из углеродного волокна, с добавлением углеродные волокон для повышения проводимости.
Открытие ученых из MIT устраняет необходимость в электродах, поскольку по мере затвердевания бетона вода образует в нем разветвленную сеть каналов, которые заполняет углерод. Эти каналы имеют фрактальную структуру, которая способствует созданию чрезвычайно большой площади поверхности с угольными электродами внутри бетона.
Пара каналов, разделенных изолирующим слоем или тонким пространством, успешно работают как пластины суперконденсатора при опускании бетона в обычный электролит, например, хлорид калия. Суперконденсаторы могут заряжаться и разряжаться почти мгновенно, поэтому удельная и выходная мощность, как правило, намного выше, чем у стандартной литиевой батареи.
Однако, плотность энергии при этом ниже, и необходимо найти компромисс между объемом хранимой энергии и прочностью бетона, так как добавление большего количества углерода ухудшает прочностные характеристики конечного продукта.
Но главной отличительной особенностью нового бетонного устройства хранения энергии является потенциальная возможность его использования вместо обычного бетона. Ученые из MIT утверждают, что блок из легированного наноуглеродом черного бетона объемом 45 кубометров способен аккумулировать около 10 кВтч электроэнергии — этого достаточно, чтобы покрыть около трети энергопотребления среднего американского дома, а в сочетании с солнечной батареей приличного размера на крыше можно снизить расходы на электричество практически до нуля.
Кроме этого, новый энергоаккумулирующий бетон может быть соединен с придорожными солнечными панелями и индуктивными зарядными катушками для создания сверхбыстрых беспроводных зарядных дорог для электромобилей, благодаря способности суперконденсаторов перекачивать большой объем энергии по требованию.
Ученые предполагают множество вариантов применения нового бетона и продолжают свои исследования в этом увлекательном проекте.
