Опубликована концепция работы аккумуляторов на цементной основе
Можете представить себе многоэтажное здание из бетона, которое накапливает энергию как огромный аккумулятор? Специалисты из технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) в Швеции уже имеют видение такого проекта. Недавно была опубликована статья, где была описана концепция аккумуляторной батареи из цемента.
Потребность в экологически чистых строительных материалах постоянно увеличивается. Над их получением работают тысячи ученых во всем мире. Доктор Эмма Чжан (Emma Zhang) из технологического университета Чалмерса присоединилась к группе исследователей, возглавляемой профессором Лупинга Тана (Luping Tang). Ученые занимались поиском строительных материалов будущего. В результате проведенной работы им удалось создать концепцию первой в мире аккумуляторной батареи на основе цемента. Её суть они изложили в этой статье.
Сначала готовится смесь на базе цемента с добавлением небольшого количества коротких углеродных волокон. Они увеличивают прочность материала на изгиб и улучшают проводимость. Затем в эту смесь встраивается сетка из углеродного волокна с металлическим покрытием. Для анода используется железо, а для катода — никель. После серии экспериментов исследователи даже представили прототип.
Эмма Чжан сказала, что на ранних стадиях исследования технология бетонных аккумуляторов показывала очень низкую производительность. Поэтому исследователи решили использовать другие электроды. Кроме того, должна была быть реализована идея перезаряжаемости. В итоге им удалось получить подтверждение работоспособности этой концепции в лабораторном масштабе.
Учёные получили перезаряжаемую аккумуляторную батарею на цементной основе, энергетическая плотность которой составляет 7 Втч на квадратный метр (0,8 Втч на литр). Это примерно в 10 раз больше, чем у подобных аккумуляторов, которые исследователи создавали ранее. Однако энергетическая плотность по-прежнему недостаточна для коммерческого производства таких аккумуляторов. Однако подобные ограничения можно преодолеть, если использовать такую аккумуляторную батарею в масштабах многоэтажного здания.
Здесь исследователи делают особый акцент на том, что подобная цементная аккумуляторная батарея в виде здания является перезаряжаемой. Это особо ценное свойство. Учёные говорят, что накопленная энергия такого здания может использоваться для обеспечения светодиодного освещения, питания беспроводного оборудования и так далее.
Заряд такой цементный аккумулятор может получать от панелей солнечных батарей. После того, как будет накоплено достаточное количество энергии, здание будет отдавать её для питания электричеством ближайшей инфраструктуры и обеспечивать потребность в электроэнергии самого здания. Ценность здесь в том, что огромный многоэтажный дом может накапливать колоссальный объем энергии.
При этом бетон, который получается в результате смешивания цемента с другими составляющими, является наиболее распространенным строительным материалом для зданий на планете. Поэтому возведение таких аккумуляторных батарей не вызовет особенных сложностей. При необходимости можно возводить отдельные секции многоэтажных зданий из такого функционального бетона. И в любую бетонную поверхность можно без проблем встраивать слои электродов.
Несмотря на перспективность этой концепции, разработка находится на очень ранней стадии. Нужно решить еще много проблем до того, как технология может быть поставлена на коммерческие рельсы. Одна из таких проблем связана с продлением срока службы цементного аккумулятора и его утилизацией. В большинстве случаев бетонные конструкции рассчитываются на срок службы до 100 лет. За это время может потребоваться модернизация такого аккумулятора или замена некоторых комплектующих. Без решения этого вопроса вряд ли возможна дальнейшая разработка и усовершенствование этой технологии.
Однако исследователи считают, что возможно появление инновационных технологий, которые позволят решить ключевые проблемы и продвинуть исследования дальше. В этом случае концепция цементного аккумулятора внесёт большой вклад в сочетании строительных материалов и возобновляемых источников энергии.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
