Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali superkondensator oparty na trzech powszechnie dostępnych materiałach: cemencie, wodzie i sadzy przemysłowej. Ale jak to jest możliwe? Jak może cement magazynować energię? To zasługa zdumiewającej innowacji i zdolności naukowców do myślenia poza schematami.
W badaniu opublikowanym w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), zatytułowanym „Superkondensatory węglowo-cementowe jako skalowalne rozwiązanie do magazynowania energii luzem”, naukowcy z MIT dowodzą, że ich technologia ma potencjał do zmiany krajobrazu magazynowania energii.
Cement, sadza i energia
Podstawowym pomysłem jest połączenie trzech składników: cementu, wody i sadzy przemysłowej w celu stworzenia nanokompozytu przewodzącego. Jest to pierwsze użycie najczęściej stosowanego sztucznego materiału na świecie, czyli cementu, w połączeniu z sadzą, znanym materiałem historycznym, aby magazynować energię.
Kluczem do tego procesu jest przemiana cementu w superkondensator. Jak? Około 3% sadzy wystarcza do przekształcenia cementu w superkondensator, z optymalnym połączeniem pojemności i wytrzymałości uzyskiwanym przy 10% zawartości sadzy.
W praktyce, blok materiału o objętości 45 m³ ma wystarczającą pojemność, aby magazynować około 10 kWh energii, co wystarcza na dostarczenie przeciętnemu gospodarstwu domowemu energii przez około jeden dzień. Ponadto, ten blok jest skalowalny, co oznacza, że możliwości magazynowania energii można dostosować do potrzeb.
Dom magazynujący energię
Głównym zastosowaniem tej technologii jest budowa fundamentów domów magazynujących energię. Domy te mogłyby magazynować energię pochodzącą z odnawialnych źródeł i stać się samowystarczalne pod względem energetycznym. Ale to nie wszystko. Superkondensator ten ma również potencjał do zastosowania w drogach z funkcją ładowania bezprzewodowego, fundamentach turbin wiatrowych i systemach energii odnawialnej.
Obecnie, prace są jeszcze w początkowej fazie. Istnieje tylko jedna platforma testowa, która może dostarczyć 1 wolt. Naukowcy zamierzają stopniowo zwiększać wielkość magazynowania energii. Kolejnym celem pośrednim jest zbudowanie superkondensatora o woltach 12, z ostatecznym celem – blokiem o długości 45 m³, który może zaopatrywać dom w prąd.
Co przyniesie przyszłość?
Choć naukowcy z MIT są optymistyczni co do możliwości swojego odkrycia, wiadomo, że rozwój gotowego produktu nie jest prosty. Wymaga on współpracy naukowców zajmujących się materiałami, inżynierów elektryków, inżynierów budownictwa i architektów.
Planują stworzyć 12-woltowy superkondensator w ciągu sześciu do dziewięciu miesięcy, ale przewidują, że ukończenie prototypu do budowy domu może zająć około 18 miesięcy. Przyszłe zastosowania, takie jak wykorzystanie tej technologii na autostradach i bezprzewodowe ładowanie samochodów elektrycznych drogami magazynowymi energii, mogą zająć jeszcze więcej czasu – od dwóch do trzech lat.
Jeżeli badanie z MIT zda egzamin, oznacza to, że stajemy na progu nowej ery w dziedzinie magazynowania energii. A co najważniejsze, era ta wykorzystuje materiały, które są powszechnie dostępne i ekologiczne. To prawdziwy krok naprzód w kierunku zrównoważonej przyszłości.