Команда MIT использует цемент и технический углерод для создания альтернативы аккумулятору
от Виш Гейн
4 дня назад
Изображение: Массачусетский технологический институт
Смесь цемента, технического углерода и воды может помочь создать устройство, которое станет будущим аккумуляторов и поможет поддерживать стабильность сетей.
Ученые из США создали новое устройство, которое может хранить большие объемы возобновляемой энергии дешевым и масштабируемым способом.
Изготовленное из широко доступных материалов, таких как цемент, вода и углеродная сажа (материал, похожий на угольный порошок), так называемое суперконденсаторное устройство является альтернативой батареям, которые могут хранить большое количество электроэнергии для различных применений.
Это включает в себя встраивание устройства в бетонный фундамент дома, где оно могло бы хранить полный дневной запас энергии без каких-либо дополнительных затрат на фундамент или ослабления структурной целостности дома.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT), разработавшие устройство, также заявили, что суперконденсатор можно использовать в виде бетонной дороги, которая когда-нибудь сможет обеспечить бесконтактную подзарядку электромобилей во время движения по ней.
Цемент, технический углерод и вода сегодня являются одними из самых распространенных материалов в нашем мире. Ключом к суперконденсаторам, разработанным этой командой, является метод производства материала на основе цемента с чрезвычайно высокой площадью внутренней поверхности, что способствует хорошей проводимости.
Этот материал – цемент, смешанный с высокопроводящей углеродной сажей – смешивается с водой и оставляется для затвердевания. Ученые заявили, что вода естественным образом образует разветвленную сеть отверстий внутри конструкции, вступая в реакцию с цементом, а углерод мигрирует в эти пространства, образуя проволочные структуры внутри затвердевшего цемента.
Это позволяет создавать фрактальные структуры с вырастающими ветвями, что обеспечивает чрезвычайно большую площадь поверхности в пределах относительно небольшого объема. Затем материал пропитывают электролитом, например хлоридом калия, который образует заряженные частицы.
«Этот материал интересен, потому что у вас есть наиболее часто используемый искусственный материал в мире — цемент, который сочетается с углеродной сажей, это хорошо известный исторический материал — свитки Мертвого моря были написаны с его помощью», — сказал профессор Массачусетского технологического института Адмир. Масич, соавтор статьи.
«У вас есть материалы, которым как минимум два тысячелетия, и когда вы объединяете их определенным образом, вы получаете проводящий нанокомпозит, и именно тогда все становится действительно интересно».
Однако существует компромисс между емкостью материала и его структурной прочностью. Хотя добавление большего количества технического углерода увеличивает емкость суперконденсатора, оно также снижает прочность бетона. Команда нашла «золотую середину» на уровне около 10% технического углерода.
Исследование было опубликовано в журнале PNAS вчера (31 июля). Помимо Масика, статью написали в соавторстве профессора Массачусетского технологического института Франц-Йозеф Ульм и Ян Шао-Хорн, а также еще четверо из Массачусетского технологического института и Института биологической инженерии Висса.
10 вещей, которые вам нужно знать, прямо на ваш почтовый ящик каждый будний день. Подпишитесь наЕжедневный обзор, дайджест важнейших научно-технических новостей Кремниевой Республики.
Связанный: Массачусетский технологический институт, исследования, электричество, энергетика, исследователи, накопление энергии, США
Виш Гейн — журналист Кремниевой Республики.
5 мая 2023 г.
28 июля 2023 г.
18 июля 2023 г.
18 июля 2023 г.
17 июля 2023 г.
10 июля 2023 г.