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水泥儲能,房屋道路變身大“電池”
文章來源:中國科學(xué)報     更新時間:2023-08-02 15:34:05
本報訊 水泥和木炭粉的混合物可以使房屋的混凝土地基儲存一整天的能量。這種制造超級電容器的新方法可以整合到建筑物和風(fēng)力渦輪機(jī)中。通過與可再生能源結(jié)合使用,有朝一日,它甚至能在電動汽車行駛時讓混凝土路基為其無線充電。7月31日,相關(guān)成果發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》。

“這些材料可供世界各地的人使用。”美國麻省理工學(xué)院的Franz-Josef Ulm說,“這意味著再沒有電池那樣的限制。”

Ulm和同事展示了水泥和炭黑如何與水混合,最終形成一個包含許多碳分支、充滿了線狀結(jié)構(gòu)的硬化塊。當(dāng)混凝土浸泡在氯化鉀等普通電解質(zhì)溶液中時,后者的帶電粒子會沉淀在碳絲結(jié)構(gòu)上,從而提供儲能潛力。

然后,他們用一層薄絕緣層將兩塊寬1厘米、厚1毫米的薄板分開,從而制成一個超級電容器。連接3個這樣的超級電容器便產(chǎn)生了相當(dāng)于一塊3伏電池的電量,能夠點亮一個小型LED。

研究人員表示,下一步可能制造出12伏的超級電容器,這種電容器可以連接起來為更大的設(shè)備提供更多的充電功率。他們計算得出,一個邊長3.5米的立方體混凝土塊可以儲存10千瓦時的能量。這大約是美國家庭日均用電量的1/3、英國家庭日均用電量的1.25倍。

這種材料的充放電功能保持在1萬次循環(huán)以上,這意味著,理論上,它可為以太陽能供電的家庭提供超過27年的儲能。

麻省理工學(xué)院的Admir Masic說:“這項技術(shù)的基礎(chǔ)是將兩種我們已經(jīng)知道幾千年的古老材料結(jié)合在一起。”

美國德雷塞爾大學(xué)的Yury Gogotsi認(rèn)為,工程上的一個復(fù)雜問題是,傳統(tǒng)的混凝土板需要被超級電容器制成的“混凝土膠合板”所取代。他認(rèn)為,在建筑物或道路的整個生命周期內(nèi),用導(dǎo)電鹽溶液保持超級電容器濕潤將是一項挑戰(zhàn)。

盡管如此,麻省理工學(xué)院的研究人員仍對這種相對簡單的低成本超級電容器在全世界的應(yīng)用前景表示樂觀。(文樂樂)

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