Введение угля сделало цемент проводником, из которого получается накопитель энергии. При успешной масштабизации технологии в дальнейшем здания и дорожные конструкции смогут запасать электричество в основании, снабжая бытовую технику и электромобили.
Цемент, составляющий основу бетона, плохо проводит электричество. Однако учёные из Массачусетского технологического института нашли способ сделать его проводником, смешав с техническим углеродом. Новый материал можно использовать для создания ионисторов — эффективных накопителей заряда. Это удалось продемонстрировать, запитав от такой «бетонной батареи» обычную лампочку. Франк-Йозеф Ульм и его коллеги опубликовали статью об этом. опубликована в журнале PNAS.
ИонисторыСуперконденсаторы — простые и эффективные устройства, занимающие промежуточное положение между конденсаторами и химическими аккумуляторами. Как у конденсаторов, у суперконденсаторов имеются проводящие электроды — «обкладки». Как у аккумуляторов, пространство между ними заполняет проводящий электролит, разделенный проницаемой для ионов мембраной. При подаче напряжения на электроды заряды накапливаются, разделяясь по разные стороны мембраны. Использование негорючих электролитов делает такую систему весьма безопасной.
Внедрение ионисторов в строительные материалы, такие как бетон, — постоянная цель инженеров и физиков. Группа учёных из Массачусетского технологического института представила новую разработку: смешивание цемента с тремя-четырьмя процентами… технического углеродаПорошок графита смешали с водой. Цемент хорошо связывается с водой, а углерод водоотталкивающий, потому что образует комки и нити. Внутри застывшей конструкции получилось проводящее звено.
Из двух блоков такого материала создают электроды: между ними помещают мембраны, добавляют электролит (хлорид калия), получая ионистор размером с пуговицу. Ульм и его коллеги продемонстрировали работу устройства, успешно запитав светодиод от него. Ученые подсчитали, что емкости такой «бетонной батарейки» достаточно, чтобы в фундаменте типового частного дома (объемом 45 кубометров) накопить до 10 киловатт-час, чего хватит для его обитателей на целый день.
Важно то, что для изготовления «бетонной батарейки» применяют доступные и распространенные материалы. известныеС глубокой древности эти процессы легко сочетаются с существующим производством бетонных изделий. Новый подход при масштабировании позволит превратить практически любые строительные сооружения, включая заряжающие дороги для электромобилей и фундаменты для ветряков, в накопители энергии.