Одна из наиболее интересных областей исследований аккумуляторов заключается в том, что эти устройства могут не только накапливать энергию, но и выступать в качестве структурных компонентов. Ученые Швеции применили этот тип мышления к зданиям, демонстрируя новый тип батареи на основе цемента.
Исследование проводилось в Технологическом университете Чалмерса, где ученые работали над разработкой более экологичных строительных материалов, уделяя особое внимание бетону. Поскольку это наиболее широко используемый в мире материал, производство которого требует больших затрат энергии, мы наблюдаем множество исследований того, как можно уменьшить углеродный след бетона, и авторы нового исследования придумали интересное решение.
Как и в случае с обычным бетоном, он начинается со смеси на основе цемента, но с добавлением небольшого количества коротких углеродных волокон для повышения проводимости и прочности на изгиб. В смесь также включена пара сеток из углеродного волокна, одна из которых покрыта железом, чтобы действовать как анод батареи, а другая покрыта никелем, чтобы действовать как катод. Как два электрода батареи, они перемещают электроны вперед и назад по мере того, как устройство заряжается и разряжается.
Эта конструкция была выбрана после долгих экспериментов, и команда стремилась улучшить предыдущие конструкции для батарей на бетонной основе, которые, по их словам, показали плохие результаты при тестировании. Этот новый, перезаряжаемый дизайн описывается как первая в мире концепция, и в ранних экспериментах принесло некоторые плоды.
Было обнаружено, что батарея на основе бетона имеет плотность энергии 7 Вт / ч на квадратный метр материала, что, по словам команды, может оказаться более чем в 10 раз больше, чем у предыдущих батарей на основе бетона. Тем не менее, он все еще намного ниже, чем у коммерческих батарей, но тот факт, что он сделан из бетона, который можно масштабировать для формирования массивных конструкций, может помочь противостоять его ограниченной емкости.
Ученые предполагают всевозможные варианты использования инновационной конструкции батарей, начиная со зданий, которые могут использоваться как накопители энергии. Его также можно использовать для питания светодиодов, обеспечения соединений 4G в отдаленных районах или в сочетании с солнечными панелями для питания датчиков, встроенных в бетонные конструкции, например, вдоль шоссе и мостов.
«У нас есть видение, что в будущем эта технология может позволить строить целые секции многоэтажных зданий из функционального бетона», - говорит автор исследования Эмма Чжан. «Учитывая, что на любую бетонную поверхность может быть встроен слой этого электрода, мы говорим об огромных объемах функционального бетона».
«Мы убеждены, что эта концепция внесет большой вклад в то, чтобы строительные материалы будущего имели дополнительные функции, такие как возобновляемые источники энергии», - говорит автор исследования Лупинг Тан.
