Инженеры Массачусетского технологического института создали суперконденсатор из цемента, воды и технического углерода, который может служить аккумулятором для хранения огромных запасов энергии.

Согласно исследованию, цемент и технический углерод могут стать основой для недорогой системы хранения энергии. Эта технология может облегчить использование возобновляемых источников энергии, таких как солнечная, ветровая и приливная энергия, позволяя энергетическим сетям запасать электричество.

Количество энергии, которую может хранить любой имеющийся конденсатор, зависит от общей площади поверхности его проводящих пластин. Ключом к новым суперконденсаторам, разработанным командой, является метод производства материала на основе цемента с чрезвычайно высокой площадью внутренней поверхности благодаря плотной взаимосвязанной сети ведущего материала в его объеме.

Исследователи добились этого, добавив имеющий высокую проводимость технический углерод к бетонной смеси вместе с цементным порошком и водой, позволив смеси затвердеть. 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.

В итоге получился конденсатор с фрактальной структурой: из больших "веток" прорастают более мелкие "ветви", и так далее, в результате чего получается чрезвычайно большая площадь поверхности в пределах относительно небольшого объема. Затем материал пропитывают стандартным электролитом, таким как хлорид калия, помогающий накапливать заряженные частицы на углеродных структурах. Исследователи обнаружили, что два электрода из этого материала, разделенные тонким пространством или изолирующим слоем, образуют очень мощный суперконденсатор.

По словам ученых, подобные суперконденсаторы обладают огромным потенциалом для перехода на возобновляемые источники энергии, ведь имеющиеся батареи слишком дороги и основаны на литии, который стоит дорого для хранения больших объемов энергии.

Команда подсчитала, что блок бетона, легированного углеродистой сажей, размером 45 кубических метров (эквивалент куба диаметром около 3,5 метров) будет иметь достаточную мощность для хранения около 10 киловатт-часов энергии, что составляет среднесуточное потребление электроэнергии одним домохозяйством.