Перетворює будинок на електростанцію: дослідники створили суперконденсатор з цементу

Дослідники створили ефективний суперконденсатор на основі цементу, який може бути інтегрований безпосередньо у будівлі.

Зазвичай суперконденсатори накопичують відносно невелику кількість енергії, однак швидко поглинають та вивільняють її. У деяких випадках вони здатні працювати протягом мільйонів циклів.

Дослідники сподіваються, що подібні суперконденсатори згодом можна буде інтегрувати в будівельні матеріали, як от цемент. Енергія, яка генерується сонячними панелями, встановленими на будівлі, або поряд з нею, могла б зберігатись у конструкції самої будівлі, а не в громіздких батареях на даху чи в підсобці.

Він та його колеги Веньцай Рен і Хайпін У спочатку змішали вуглецеві нанотрубки, технічний вуглець і цемент, щоб отримати чорнило для друку електродів. Використовуючи 3D-принтер, вони нанесли чорнило не невелику бетонну плиту у вигляді візерунка, що нагадує схрещені пальці. 

У процесі гідратації цементу в плиті його пори заповнювалися водою та іонами, які легко переміщувалися між електродами. Оскільки така конструкція скорочувала відстань, яку долали заряджені іони, цей суперконденсатор виявився ефективнішим за попередні варіанти.

Дослідження продемонстрували, що суперконденсатор має таку саму міцність на стиснення, як і звичайний бетон. Три пристрої, надруковані на одній плиті, живили невелику групу світлодіодів. У майбутньому подібні суперконденсатори можуть живити автономні датчики та аварійне освітлення.

Дослідники також встановили, що новий суперконденсатор стабільно працює за помірного нагріву та охолодження. Однак за –18°C його ефективність починає знижуватись. Науковці планують зосередитись на підвищенні ефективності суперконденсаторів в умовах низьких температур.

Як зазначає Цзин Чжун, якби будівельні матеріали виконували не тільки функцію підтримки конструкції, а й накопичення енергії, чутливість до навколишнього середовища та взаємодії з людьми, це були б вже не просто приміщення, а інтелектуальне середовище.

Результати дослідження опубліковані в журналі ACS Nano

Джерело: TechXplore