Przełom w energetyce i transporcie. Do zasilania wystarczy cement, sadza i woda

Inżynierowie prestiżowego MIT stworzyli „superkondensator” wykonany z obficie występujących i tanich materiałów, które mogą magazynować duże ilości energii. Może łatwo zasilać domy i ładować auta w trakcie jazdy.

Publikacja: 05.10.2023 16:48

Betonowa droga sama zasili jadące samochody elektryczne, rewolucyjny kondensator zapewni także energ

Betonowa droga sama zasili jadące samochody elektryczne, rewolucyjny kondensator zapewni także energię dla domu

Foto: Adobe Stock

Nowa technologia taniego magazynowania energii może przede wszystkim ułatwić wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna czy wiatrowa, umożliwiając sieciom energetycznym utrzymanie stabilności pomimo wahań w dostawach energii odnawialnej.

Naukowcy MIT odkryli, że cement i sadzę można łączyć z wodą, aby stworzyć superkondensator – alternatywę dla baterii. Twierdzą, że ich superkondensator może zostać włączony do fundamentu domu, gdzie przechowywałby energię przez cały dzień, dodając niewiele (lub wcale) do kosztu fundamentu i nadal zapewniając potrzebną wytrzymałość strukturalną. Naukowcy wyobrażają sobie również drogę, która mogłaby zapewnić bezdotykowe ładowanie samochodów elektrycznych podczas jazdy. Prosta, ale innowacyjna technologia została opisana w artykule opublikowanym przez badaczy w czasopiśmie PNAS.

Czytaj więcej

„Enzym energetyczny”. Czysty prąd popłynie dosłownie z powietrza

Kondensatory są prostymi urządzeniami, składającymi się z dwóch przewodzących elektrycznie płyt zanurzonych w elektrolicie i oddzielonych membraną. Gdy napięcie jest przyłożone do kondensatora, dodatnio naładowane jony z elektrolitu gromadzą się na ujemnie naładowanej płytce, podczas gdy dodatnio naładowana płyta gromadzi jony naładowane ujemnie. Ponieważ membrana pomiędzy płytkami blokuje przepływ naładowanych jonów, ta separacja ładunków tworzy pole elektryczne między płytkami, a kondensator zostaje naładowany. Dwie płyty mogą utrzymać tę parę ładunków przez długi czas, a następnie dostarczyć je bardzo szybko, gdy zajdzie taka potrzeba. Superkondensatory to po prostu kondensatory, które mogą przechowywać wyjątkowo duże ładunki.

Tania energia z cementu

Kluczem do nowych superkondensatorów opracowanych przez zespół MIT jest metoda wytwarzania materiału na bazie cementu o wyjątkowo dużej powierzchni wewnętrznej ze względu na gęstą, połączoną sieć materiału przewodzącego. Naukowcy osiągnęli to, wprowadzając sadzę - która jest wysoce przewodząca - do mieszanki wraz z proszkiem cementowym i wodą, i pozwalając jej się utwardzić. Woda tworzy rozgałęzioną sieć otworów w strukturze, gdy reaguje z cementem, a węgiel migruje do tych przestrzeni, tworząc struktury podobne do drutu w stwardniałym cemencie. Materiał jest następnie moczony w standardowym materiale elektrolitowym, takim jak chlorek potasu. Dwie płytki kondensatora działają tak samo jak dwa bieguny akumulatora o równoważnym napięciu. Cytowani przez serwis Scitechdialy twórcy superkondensatora nie ukrywają entuzjazmu. - Ten materiał jest fascynujący, ponieważ masz tani i najczęściej używany materiał stworzony przez człowieka na świecie, cement, który jest połączony z sadzą, który jest dobrze znanym materiałem historycznym. A ilość potrzebnego węgla jest bardzo mała - zaledwie 3 procent objętości mieszanki – tłumaczy prof. Admir Masic.

- Istnieje ogromne zapotrzebowanie na magazynowanie energii, a istniejące baterie są zbyt drogie i opierają się głównie na materiałach takich jak lit, którego podaż jest ograniczona, więc tańsze alternatywy są bardzo potrzebne – dodaje prof. Franz-Josef Ulm.

Czytaj więcej

Chiny budują sztuczne Słońce. Tania i nieograniczona energia

Zespół naukowców obliczył, że blok betonu z domieszką nanowęgla odpowiadający sześcianowi o średnicy około 3,5 metra – miałby wystarczającą pojemność, aby przechowywać około 10 kilowatogodzin energii, co odpowiada średniemu dziennemu zużyciu energii elektrycznej przez gospodarstwo domowe. Dom z fundamentem z tego materiału mógłby więc przechowywać dzienną wartość energii wytwarzanej przez panele słoneczne lub wiatraki i umożliwić jej wykorzystanie w dowolnym momencie. Superkondensatory mogą być przy tym ładowane i rozładowywane znacznie szybciej niż baterie.

Rewolucja na drogach: jadąc ładujesz

Innym potencjalnym zastosowaniem superkondensatorów węglowo-cementowych jest budowa dróg. Mogłyby magazynować energię wytwarzaną przez panele słoneczne wzdłuż drogi, a następnie dostarczać tę energię do pojazdów elektrycznych poruszających się po drodze. - Podobny rodzaj systemu ładowania samochodów jest już opracowywany przez firmy w Niemczech i Holandii, ale wykorzystujący standardowe akumulatory do przechowywania – przypomina Scitechdialy.

Nowa technologia taniego magazynowania energii może przede wszystkim ułatwić wykorzystanie odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna czy wiatrowa, umożliwiając sieciom energetycznym utrzymanie stabilności pomimo wahań w dostawach energii odnawialnej.

Naukowcy MIT odkryli, że cement i sadzę można łączyć z wodą, aby stworzyć superkondensator – alternatywę dla baterii. Twierdzą, że ich superkondensator może zostać włączony do fundamentu domu, gdzie przechowywałby energię przez cały dzień, dodając niewiele (lub wcale) do kosztu fundamentu i nadal zapewniając potrzebną wytrzymałość strukturalną. Naukowcy wyobrażają sobie również drogę, która mogłaby zapewnić bezdotykowe ładowanie samochodów elektrycznych podczas jazdy. Prosta, ale innowacyjna technologia została opisana w artykule opublikowanym przez badaczy w czasopiśmie PNAS.

Pozostało 83% artykułu
2 / 3
artykułów
Czytaj dalej. Subskrybuj
Technologie
Zaskakujące „zrozumienie" dla szkodliwych ideologii. Sztuczna inteligencja ma problem
Technologie
Elon Musk: Sztuczna inteligencja zabierze pracę wszystkim. Zmieni to sens życia
Technologie
Mają dość przekręcania swoich nazwisk. Podjęli radykalne działania
Technologie
Samouczące się protezy z AI pomagają ukraińskim żołnierzom. Mogą wrócić na front
Technologie
Afera wokół ChatGPT. Scarlett Johansson oskarża firmę o kradzież głosu
Materiał Promocyjny
CERT Orange Polska: internauci korzystają z naszej wiedzy