Додавання вугілля перетворило цемент на провідник, з якого можна зробити накопичувач енергії. Якщо нову технологію вдасться масштабувати, то в майбутньому будинки та дороги зможуть зберігати електрику у власному фундаменті, живлячи побутові прилади та електромобілі.
Основа бетону цемент сам по собі вкрай погано проводить електрику. Проте вчені з Массачусетського технологічного інституту (MIT) знайшли спосіб зробити його провідником, змішавши з технічним вуглецем. Отриманий матеріал можна використовувати для створення іоністорів ефективних накопичувачів заряду. Це вдалося продемонструвати, зажививши від такої “бетонної батареї” звичайну лампочку. Статтю Франка-Йозефа Ульма (Franz-Josef Ulm) та його колег опубліковано в журналі PNAS.
Іоністори (суперконденсатори) – прості та ефективні пристрої, що займають середнє положення між конденсаторами та хімічними акумуляторами. Як у конденсаторів, у іоністорів є електроди, що проводять, — «обкладки». Як у акумуляторів, простір між ними заповнює провідний електроліт, розділений проникною для іонів мембраною. Подача напруги на електроди дозволяє накопичувати заряди, розділяючи їх з різних боків мембрани. При цьому використання негорючих електролітів робить таку систему безпечною.
Інженери та фізики постійно намагаються інтегрувати іоністори у різні структурні матеріали, включаючи бетон. Нове рішення цього завдання знайшла команда з MIT. Автори дослідження змішали цемент із трьома-чотирма відсотками технічного вуглецю (дрібний графітовий пил) і додали воду. Сам цемент добре взаємодіє з водою, а ось вуглець гідрофобний, тому він формує згустки та нитки. Таким чином усередині затверділої структури утворилася провідна мережа.
З пари блоків такого матеріалу можна зробити електроди: вчені помістили між ними мембрани, додали електроліт (хлорид калію), отримавши невеликий розміром приблизно з гудзик іоністор. Далі Ульм та його колеги продемонстрували, що пристрій працює, успішно зажививши від нього світлодіод. Вчені підрахували, що ємності такої «бетонної батарейки» достатньо, щоб у фундаменті типового приватного будинку (для США — середнім об’ємом 45 кубометрів) можна було накопичити до 10 кіловат-годин, чого вистачить для мешканців цього будинку на цілий день.
Особливо важливо те, що для отримання «бетонної батарейки» використовують дешеві, поширені матеріали, відомі з давнини. Ці процеси легко поєднувати з існуючим виробництвом бетонних виробів. Якщо новий підхід вдасться масштабувати, то на накопичувачі енергії можна перетворити майже будь-які будівельні споруди, включаючи зарядні дороги для електромобілів і фундаменти для вітряків, що накопичують енергію. Недарма Ульм із співавторами вже запатентував свою технологію.
