混凝土是世界上使用最广泛的建筑材料。未来,它不仅可以作为万能建筑材料,还能像电池一样储存能量。麻省理工学院(MIT)的研究人员的研究人员进一步改进了一种 "混凝土电池",这种电池可以储存电能,同时具有结构弹性。研究成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。.
混凝土电池的工作原理
这种电池由水泥、水、超细炭黑和电解质组成。这就在混凝土中形成了一个导电的纳米碳网络。这项研究的主要作者、麻省理工学院 EC³ 中心联合主任 Admir Masic 解释说:
了解这些材料如何在纳米尺度上进行 "组装 "是实现这些新功能的关键。
这种网络可以让电解质渗透到孔隙中,促进电流流动。
提高能量密度
在实验中,经过优化的电解质使混凝土的储能能力提高了十倍。2023 年,大约需要 45 立方米的混凝土才能满足一个家庭的日常能源需求。如今,只需约 5 立方米就足够了,这与地下室墙壁的体积相当。
该研究的主要作者达米安-斯特法纽克(Damian Stefaniuk)解释说:
一立方米这种版本的 ec3(与冰箱大小相当)可以储存超过 2 千瓦时的能量。
这大致相当于一台冰箱一天的耗电量。
建筑和实际应用
混凝土电池可以直接集成到墙壁、地板或穹顶等建筑构件中。受罗马建筑的启发,研究人员建造了一个微型拱门,它既能支撑自身负载,又能为 LED 供电。马西奇解释道:
这里可能有一种自我监控能力。
光的强度会根据负载的不同而变化,这样就能实时得出有关结构完整性的结论。
展望
混凝土电池为停车场、道路和沿海基础设施提供了潜力。正如 Stefaniuk 解释的那样:
有了这些更高的能量密度以及在更广泛的应用领域所体现出的价值,我们现在拥有了一种强大而灵活的工具,可以帮助我们应对各种持久性的能源挑战。
它将承重建筑与储能相结合,为未来的可持续多功能建筑开辟了前景。
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