Изменит энергетику: бетонная "батарея" обеспечит дома и авто электричеством без проводов

Такой материал создают путем соединения цемента, воды, ультратонкой сажи с наночастицами и электролитов. Стены, тротуары и мосты, построенные из него, могут служить гигантскими батареями. В статье для издания PNAS ученые рассказали, как смогли значительно улучшить технологию.

Они создали новые энергоконденсаторы, которые увеличили энергоемкость электропроводящего углеродного бетона с помощью оптимизированных электролитов и улучшенных энергоконденсаторов. В то же время команда оптимизировала способ добавления электролита в смесь. Вместо того, чтобы вулканизировать электроды бетона и затем замачивать их в электролите, они добавляли электролит непосредственно в воду для замешивания. Это позволило отливать более толстые электроды, которые накапливали больше энергии.

В 2023 году для хранения энергии, достаточной для удовлетворения потребностей среднестатистического дома за сутки, потребовалось бы около 45 кубических метров электропроводящего бетона, что примерно соответствует количеству обычного бетона, используемого для строительства подвала. Но теперь с улучшенным электролитом ту же задачу можно решить, используя около 5 кубических метров, то есть одной стены.

Ученые повысили плотность энергии, лучше разобравшись, как сеть из наночастиц углеродной сажи взаимодействует с электролитами внутри бетона. С помощью электронного микроскопа они смогли реконструировать наносеть с высоким разрешением, недоступным раньше. Команда поняла, как электролит проникает внутрь материала и пропускает ток.

Исследователи пришли к выводу, что использовать можно много разных типов электролитов, включая обыкновенную морскую воду. Это делает бетонные батареи хорошим источником энергии в прибрежных и морских условиях, например, в качестве опор для ветровых электростанций.

Однако лучше всего показали себя органические электролиты, такие как аммониевые соли. Кубический метр такого бетона размером примерно с холодильник может хранить более 2 киловатт-часов энергии. Этого примерно достаточно, чтобы обеспечить работу настоящего холодильника в течение дня.

Электропроводящий бетон можно использовать в виде разных архитектурных элементов — от плит и стен до куполов и сводов. Ученые построили небольшую арку в римском стиле, которая питала светодиодный светильник с напряжением 9 вольт. Из бетонных батарей предлагают строить парковки и дороги, которые могли бы заряжать электромобили, а также дома с автономным питанием.

Та же команда представила электропроводящий бетон в 2024 году, но тогда он удерживал мало энергии. Спустя год эффективность технологии удалось увеличить в 10 раз.

В прошлом году компания Electrified Thermal Solutions представила систему из электропроводящих кирпичей мегаваттного масштаба. Она должна обеспечить зданию недорогое и эффективное отопление.