Sementtipohjaisia superkondensaattoreta älyrakennuksiin

Entä jos seuraavan sukupolven rakennukset voisivat varastoida uusiutuvaa energiaa rakenteidensa betoniin.

Tutkija Jing Zhong visioi, että ”jos rakennusmateriaalit eivät ainoastaan tukisi rakenteita, vaan myös varastoisivat energiaa, aistisivat ympäristöään ja jopa olisivat vuorovaikutuksessa ihmisten kanssa, rakennuksista tulisi enemmän kuin passiivisia suojia. Niistä voisi tulla todella älykkäitä ympäristöjä.”

ACS Nanossa raportoidessaan kiinalaiset tutkijat ovat kehittäneet tehokkaan, energiaa varastoivan sementtisen superkondensaattorin, joka kestää testeissä yhtä hyvin kuin kaupallinen betoni.

Superkondensaattorit varastoivat suhteellisen pieniä määriä energiaa, mutta ne ottavat vastaan ja vapauttavat kyseisen energian nopeasti, ja joissakin tapauksissa miljoonien syklien ajan. Joten sisällyttämällä tällaisia rakenteita suoraan rakennusmateriaaleihin, kuten sementtiin, tutkijat toivovat, että rakennuksen lähellä (esimerkiksi aurinkopaneeleilla) tuotettua energiaa voitaisiin varastoida rakenteen sisälle sen sijaan, että se varastoitaisiin katolla tai kodinhoitohuoneessa oleviin suuriin akkuihin. "

Jos uusiutuvaa energiaa on saatavilla [superkondensaattoreiden] lataamiseen riittävän usein, ne voisivat tyydyttää osan energiantarpeesta toistuvalla lataamisella ja purkamisella", sanoo tutkimuksen vastaava kirjoittaja Jing Zhong.

Zhong ja hänen kollegansa Wencai Ren ja Haiping Wu sekoittivat ensin hiilinanoputkia, hiilimustaa ja sementtiä muodostaen tulostettavan elektrodimusteen. Sitten he levittivät musteen 3D-tulostimella pienelle betonilaatalle kuvioksi, joka muistutti lomittuneita sormia.

Kun laatan sisällä oleva sementti hydratoitui, sen huokoset täyttyivät vedellä ja ioneilla, jotka kulkivat helposti elektrodien välillä. Ja koska tämä rakenne lyhensi varautuneiden ionien kulkemaa matkaa, superkondensaattori oli kokonaisuudessaan tehokkaampi kuin aiemmat versiot.

Testit osoittivat, että sementtipohjaisen superkondensaattorin puristuslujuus oli verrattavissa laatoissa ja portaissa käytettävään kaupalliseen betoniin. Kolme samalle laatalle painettua ja yhteen kytkettyä laitetta käyttivät myös pientä LED-ryhmää. Tulevaisuudessa superkondensaattorit voisivat käyttää kaikkea hätävalaistuksesta omavoimaisiin antureihin.

Lopulta tiimi havaitsi, että uusi superkondensaattori toimi vakaasti kohtuullisessa lämmityksessä ja jäähdytyksessä, mutta noin nollassa Fahrenheit-asteessa (-18 celsiusastetta) sen suorituskyky alkoi heikentyä. Tuleva tutkimus keskittyy superkondensaattoreiden vahvistamiseen kylmissä sääolosuhteissa.

Aiheesta aiemmin:

Punatiilistä energiavarastoja