A módszer lehetővé teszi, hogy a beton ne csak építőanyag, hanem akkumulátor is legyen. Az energiatárolás új reneszánszát hozhatja el a technológia.
A beton a világ egyik legfontosabb építőanyaga, és most közelebb került ahhoz, hogy energiát is szolgáltasson. Az ún. elektronvezető szénbeton (ec3) cement, víz, ultrafinom feketeszén és elektrolitok keverékéből készül.
Ez a kombináció vezetőképes nanohálót alakít ki a betonban, lehetővé téve, hogy falak, járdák és hidak elektromos energiát tároljanak, illetve adjanak le. A körülöttünk lévő beton így a jövőben akár óriási akkumulátor is lehet – vezeti le az MIT közleménye.
Az amerikai egyetem kutatói a PNAS-ban közölt új tanulmányukban számoltak be róla, hogy optimalizált elektrolitokkal és gyártási eljárásokkal tízszeresére növelték az ec3 szuperkondenzátorok energiatároló kapacitását.
Hozzátették: 2023-ban még 45 köbméter ec3 kellett volna egy átlagos háztartás napi energiaigényének fedezésére, mára viszont 5 köbméter is elegendő lehet ugyanerre a feladatra.
„A kulcs a beton fenntarthatóságához a multifunkcionális beton fejlesztése, amely integrálja az olyan funkciókat, mint az energiatárolás, az öngyógyulás és a szénmegkötés” – nyilatkozta Admir Masic, a tanulmány vezető szerzője, egyben az MIT EC³ Hub társigazgatója.
„A beton már most is a világ leggyakrabban használt építőanyaga; miért ne használnánk ki ezt a méretet további előnyök megteremtésére?”
A kutatók fókuszált ionnyalábokkal távolítottak el vékony rétegeket az ec3-ból, majd elektronmikroszkóppal vizsgálták meg az eredményt. Ezzel a módszerrel a legnagyobb felbontásban rekonstruálták a vezetőképes nanohálót, és kiderült, hogy a háló fraktálszerű szövetként veszi körül az ec3 pórusait.
Ez lehetővé teszi, hogy az elektrolit behatoljon, és az áram áramoljon a rendszerben.
A csapat ezután különböző elektrolitokat és koncentrációkat próbált ki, hogy lássák, melyik, hogyan hat az energiasűrűségre.
„Azt találtuk, hogy sokféle elektrolit, például a tengervíz is jó lehet az ec3-hoz, ami alkalmassá teheti az anyagot part menti és tengeri felhasználásra, például tengeri szélerőművek tartószerkezeteként” - magyarázta Damian Stefaniuk, az EC³ Hub kutatója.
Az MIT közleménye elismeri, hogy az ec3 nem kelhet versenyre a hagyományos akkumulátorok energiasűrűségével, de közvetlenül beépíthető különböző építészeti elemekbe, például falakba, födémekbe vagy kupolákba.
A csapat az eredmények igazolására épített egy miniatűr ec3 boltívet (képünkön), amely 9 voltos feszültségen működtetett LED-lámpát, miközben a saját súlya mellett további terhelést is elbírt. Bár a lámpa a terhelés növelésével vibrálni kezdett, a prototípus igazolta, hogy a rendszer működőképes.
A tudósok ezzel ismert megoldást fejlesztettek tovább, hiszen az ec3 technológiát – annak hővezető tulajdonságai miatt – már használták járdalapok fűtésére, a japán Szapporóban, ahol a téli sószórás alternatívájaként jelent meg.
„A nagyobb energiasűrűséggel és a szélesebb alkalmazási körben bizonyított értékével most egy erős és rugalmas eszköz áll rendelkezésünkre, amely segíthet számos tartós energia-probléma megoldásában” – összegezte Stefaniuk.
„Az energia tárolásához eddig általában akkumulátor kellett, ami gyakran ritka vagy káros anyagokra támaszkodik. Azt gondoljuk, hogy az ec3 életképes alternatíva: lehetővé teszi, hogy az építményeink fedezzék az energiaszükségleteinket” – mutatott rá Franz-Josef Ulm, az EC³ Hub társigazgatója.
Címlapkép: MIT EC³ Hub
Nukleáris hatósági találkozót tartottak Csehországban, amelynek fókuszban az új atomerőművi blokkok, a kis moduláris reaktorok, valamint a hosszú távú üzemeltetés volt.