Изобретен бетонный конденсатор

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что при смешивании цемента и технического углерода с водой бетон превращается в конденсатор, накапливающий энергию, который достаточно для питания дома или быстрой зарядки электромобилей.

Еще в 2021 году группа из Технологического университета Чалмерса показала, что можно сохранить электроэнергию в многослойном бетоне, залитом вокруг электродов из сетки из углеродного волокна, с добавлением углеродные волокон для повышения проводимости.

Открытие ученых из MIT устраняет необходимость в электродах, поскольку по мере затвердевания бетона вода образует в нем разветвленную сеть каналов, которые заполняет углерод. Эти каналы имеют фрактальную структуру, которая способствует созданию чрезвычайно большой площади поверхности с угольными электродами внутри бетона.
Пара каналов, разделенных изолирующим слоем или тонким пространством, успешно работают как пластины конденсатора при опускании бетона в обычный электролит, например, хлорид калия. Суперконденсаторы могут заряжаться и разряжаться почти мгновенно, поэтому удельная и выходная мощность, как правило, намного выше, чем у стандартной литиевой батареи.

Однако, плотность энергии при этом ниже, и необходимо найти компромисс между объемом хранимой энергии и прочностью бетона, так как добавление большего количества углерода ухудшает прочностные характеристики конечного продукта.

Но главной особенностью нового бетонного устройства хранения энергии является потенциальная возможность его использования вместо обычного бетона. Ученые из MIT утверждают, что блок из легированного наноуглеродом черного бетона объемом 45 кубометров способен аккумулировать около 10 кВт•ч электроэнергии — этого достаточно, чтобы покрыть около трети энергопотребления среднего американского дома, а в сочетании с солнечной батареей приличного размера на крыше можно снизить расходы на электричество практически до нуля. Но где взять в доме 45 кубометров бетона неясно, это плиточный фундамент при размере 9×10 метров и высоте полметра. Как и не совсем понятно, как выглядит заливка фундамента электролитом и какова будет стоимость такого сооружения. Также пока нет информации по долговечности и количеству циклов зарядки.

Тем не менее в будущем доставка бетона в Челябинске возможно будет учитывать не только кубатуру и марку, но и емкость полученной заливки.

Кроме этого, новый энергоаккумулирующий бетон может быть соединен с придорожными солнечными панелями и индуктивными зарядными катушками для создания сверхбыстрых беспроводных зарядных дорог для электромобилей, благодаря способности суперконденсаторов выдавать большой объем энергии за короткое время.