Ερευνητές δημιούργησαν τσιμέντο που λειτουργεί σαν μπαταρία και αποθηκεύει ενέργεια

19:10 16/6/2024 - Πηγή: TheCaller

Ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) ανέπτυξαν έναν νέο τύπο σκυροδέματος, ο οποίος θα μπορούσε να μετατρέψει τα σπίτια και τους δρόμους σε γιγάντιες μπαταρίες και να επιταχύνει τη μετάβαση στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η ομάδα συνδύασε μια εξαιρετικά αγώγιμη ουσία που ονομάζεται αιθάλη με ένα μείγμα νερού και τσιμέντου και δημιούργησε ένα δομικό υλικό που θα μπορούσε επίσης να χρησιμεύσει ως υπερπυκνωτής.

Οι υπερπυκνωτές είναι εξαιρετικά αποδοτικοί στην αποθήκευση ενέργειας, αλλά διαφέρουν από τις μπαταρίες. Φορτίζονται και αποφορτίζονται πολύ πιο γρήγορα

από μια μπαταρία ιόντων λιθίου και μπορούν να αντέξουν πολύ περισσότερους κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης από τις μπαταρίες χωρίς σημαντική υποβάθμιση. Ωστόσο, απελευθερώνουν γρήγορα την ισχύ που αποθηκεύουν, καθιστώντας τους λιγότερο χρήσιμους για συσκευές όπως κινητά τηλέφωνα, φορητοί υπολογιστές ή ηλεκτρικά αυτοκίνητα, όπου απαιτείται σταθερή παροχή ενέργειας για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Παρόλα αυτά, σύμφωνα με τον επικεφαλής του έργου, Δρ. Ντέιμιαν Στεφανιούκ, οι υπερπυκνωτές άνθρακα-τσιμέντου θα μπορούσαν να συμβάλουν σημαντικά στις προσπάθειες για την απεξάρτηση της ανθρωπότητας από τον άνθρακα.

«Εάν μπορεί να κλιμακωθεί, η τεχνολογία μας μπορεί να βοηθήσει στην επίλυση ενός σημαντικού ζητήματος – της αποθήκευσης ανανεώσιμων πηγών ενέργειας», δήλωσε στο BBC.

Αυτό το είδος τσιμέντου θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή δρόμων που θα μπορούν να αποθηκεύουν ενέργεια σε τεράστιες ποσότητες. Τα κτίρια θα μπορούσαν να μετατραπούν σε τεράστιους συσσωρευτές ηλεκτρικής ενέργειας που θα παράγουν με τη βοήθεια φωτοβολταϊκών πάνελ. Κατά τη διάρκεια της νύχτας, η ενέργεια αυτή θα αποθηκεύεται στα θεμέλια, σύμφωνα με τον ερευνητή.

Προς το παρόν, ο υπερπυκνωτής σκυροδέματος μπορεί να αποθηκεύσει λίγο λιγότερο από 300 βατώρες ανά κυβικό μέτρο – αρκετά για να τροφοδοτήσει έναν λαμπτήρα LED 10W για 30 ώρες.

«Η ισχύς μπορεί να φαίνεται μικρή σε σύγκριση με τις συμβατικές μπαταρίες, αλλά μια βάση 30-40 κυβικών μέτρων σκυροδέματος θα μπορούσε να καλύψει τις καθημερινές ενεργειακές ανάγκες μιας κατοικίας», είπε ο ερευνητής.

«Δεδομένης της ευρείας χρήσης του σκυροδέματος παγκοσμίως, αυτό το υλικό έχει τη δυνατότητα να είναι ιδιαίτερα ανταγωνιστικό και χρήσιμο στην αποθήκευση ενέργειας» πρόσθεσε.

Η ερευνητική ομάδα σχεδιάζει τώρα να κατασκευάσει μεγαλύτερες εκδόσεις του υπερπυκνωτή, συμπεριλαμβανομένης μιας έκδοσης 45 κυβικών μέτρων που θα μπορεί να αποθηκεύσει περίπου 10 kWh ενέργειας που απαιτείται για την τροφοδοσία ενός σπιτιού για μια ημέρα.

Οι πυκνωτές αποτελούνται από δύο ηλεκτρικά αγώγιμες πλάκες οι οποίες είναι βυθισμένες σε έναν ηλεκτρολύτη και χωρίζονται από μια μεμβράνη. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, οι δύο πλάκες είχαν κατασκευαστεί από τσιμέντο μαύρου άνθρακα το οποίο είχε εμποτιστεί με χλωριούχο κάλιο. Όταν εφαρμόστηκε τάση στον πυκνωτή, τα θετικά φορτισμένα ιόντα από το χλωριούχο κάλιο συσσωρεύθηκαν στην αρνητικά φορτισμένη πλάκα. Αντίθετα, η θετικά φορτισμένη πλάκα συσσώρευσε αρνητικά φορτισμένα ιόντα. Επειδή η μεμβράνη εμπόδιζε την ανταλλαγή φορτισμένων ιόντων μεταξύ των πλακών, ο διαχωρισμός των φορτίων δημιούργησε ένα ηλεκτρικό πεδίο.

Αν και οι υπερπυκνωτές τσιμέντου άνθρακα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μείωση της εξάρτησής μας από τια μπαταρίες λιθίου, εξακολουθούν να επιβαρύνουν το περιβάλλον. Η παραγωγή τσιμέντου ευθύνεται για το 5-8% των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα από την ανθρώπινη δραστηριότητα παγκοσμίως.

«Η έρευνα αυτή ανοίγει πολλές ενδιαφέρουσες πιθανές οδούς», δήλωσε ο Δρ. Μάικλ Σορτ, ειδικός στη βιώσιμη μηχανική στο Πανεπιστήμιο Teesside στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Αλλά χρειάζεται περισσότερη έρευνα για την αντιμετώπιση των προκλήσεων της κλιμάκωσης αυτής της τεχνολογίας και του μετριασμού του περιβαλλοντικού της αποτυπώματος» κατέληξε ο επιστήμονας.

ΠΗΓΗ: BBC