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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力渦輪機中。通過與可再生能源結合使用,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,相關成果發表于美國《國家科學院院刊》。

“這些材料可供世界各地的人使用。”美國麻省理工學院的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、充滿了線狀結構的硬化塊。當混凝土浸泡在氯化鉀等普通電解質溶液中時,后者的帶電粒子會沉淀在碳絲結構上,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生了相當于一塊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。

麻省理工學院的Admir Masic說:“這項技術的基礎是將兩種我們已經知道幾千年的古老材料結合在一起。”

美國德雷塞爾大學的Yury Gogotsi認為,工程上的一個復雜問題是,傳統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。他認為,在建筑物或道路的整個生命周期內,用導電鹽溶液保持超級電容器濕潤將是一項挑戰。

盡管如此,麻省理工學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用前景表示樂觀。(文樂樂)

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