Красный кирпич веками служил популярным строительным материалом благодаря своей низкой стоимости, отличным теплоизоляционным свойствам и способности придать районам особый вид. Но это ещё не всё: представьте, что вы можете подключать своё мобильное устройство прямо к своему кирпичному дому для зарядки. Исследователи из Университета Сент-Луиса продемонстрировали возможность такого сценария, превратив красный кирпич — и соответственно, весь ваш дом — в элементы хранения энергии.
Хулио Д’Арси, доцент кафедры химии Вашингтонского университета в Сент-Луисе, раньше публиковал работы о возможности использования пластиков для накопления энергии при условии их электропроводности.
Для превращения пластмасс в суперконденсаторы Д’Арси с коллегами использовали коррозию железа в химическом синтезе. В новом исследовании учёные действовали несколько иначе. Вместо добавления коррозии железа пластикуНа красные кирпичи наносится слой полимеров. пигменты которых содержат оксиды железа.
Разработанное исследователями проводящее пластиковое покрытие PEDOT состоит из нановолокон, просачивающихся через пористые сети кирпичей и служащих ионными губками для накопления и проведения электричества. Этот процесс окрашивает кирпичи в синий цвет вместо красного.
Мы проводим реакцию газов с красным пигментом, пропуская их через материал. Кирпич, покрытый полимерами, ведет себя как полупроводник из-за покрытия. По сути, мы сделали инертный строительный материал полупроводником. При приложении потенциала к нашему полимеру он его сохраняет (это возможно с помощью солнечного элемента, соединенного с кирпичом). Соединение двух кирпичей с покрытием позволяет развивать положительный потенциал на одном и отрицательный на другом, создавая двухэлектродную систему, которая накапливает электричество. Это похоже на укладку кирпичей, за исключением того, что прокладка позволяет пропускать электричество.
Исследование показалось прямым, но учёным пришлось преодолеть ряд препятствий. Для проникновения в поры кирпича и запуска реакции с применением полимера требовался особый расход газов. До нахождения оптимального процесса преобразования кирпича в аккумуляторы было проведено не менее тысячи синтезов.
Этот метод применим как к обычному, так и к восстановленному кирпичу. Ученые применяли кирпичи с полок, приобретенные в магазине Home Depot штата Миссури. Стоимость каждого кирпича не превышала 65 центов.
Всё это означает возможность превратить кирпичные стены в источник домашней энергии? В будущем это возможно. Солнечные панели на крыше вырабатывают энергию днем, а кирпичи – ночью. По словам Д’Арси, американский дом среднего размера может хранить до 300 Втч энергии.
Плотность энергии наших кирпичей вдвое меньше, чем у литий-ионных аккумуляторов. Это не горит из-за использования воды в устройстве и способно заряжаться 10 тысяч раз. – пояснил Д’Арси.
Для широкого распространения кирпичей с полимерным покрытием нужно решить несколько практических вопросов. Сейчас учёные стараются увеличить энергетическую плотность.
В настоящее время ведется активная работа по увеличению количества энергии, которое можно сохранить в наших кирпичах. Повышение плотности энергии на один порядок позволит питать мобильные устройства. Полученные в лаборатории результаты показывают многообещающие перспективы достижения этой цели.
Результаты были описаны в журнале .