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重大突破!哈佛麻省理工团队发明创新材料,让建筑地基变巨型电池

 陈正兴 2023-08-06 发布于湖北

随着可再生能源技术的发展,科学家们一直在寻找更好的储能方式。

据媒体ScienceAlert报道,美国麻省理工学院和哈佛大学的联合研究团队最近发现了一种将水泥和古老材料结合起来,制造一种巨型超级电容器的方法。

重大突破!哈佛麻省理工团队发明创新材料,让建筑地基变巨型电池

“导电水泥”材料

这种“导电水泥”(Electrified Cement)新型材料有可能将建筑物地基和地面道路变成几乎无限的电池。

要制造这种新型物质,哈佛与麻省理工的联合研究团队将水泥、水和炭黑混合在一起。

炭黑是一种类似于细碳粉的材料,由不完全燃烧过程产生。

“这种材料非常有趣,因为它将人类使用最多的材料——水泥,和一种历史悠久的材料——炭黑结合起来。炭黑是一种非常古老的材料,死海古卷就是用它写成的。”麻省理工的材料科学家Admir Masic说。

重大突破!哈佛麻省理工团队发明创新材料,让建筑地基变巨型电池

麻省理工材料科学家Admir Masic

“当你以一种特定的方式将这两种至少有两千年历史的材料结合起来,你就得到了一种导电纳米复合材料,这时候事情就变得非常有趣了。”

炭黑的颗粒倾向于聚集在水被反应中的水泥吸收后留下的空隙中,形成类似于触须的形状,这些触须可以充当导线。

这有助于提高导电性,使得改良后的水泥能够充当超级电容器——一种与电池类似的电源,但是可以更快地储存和释放电能。

然后,可以向这种材料中添加一种标准的电解质材料,比如氯化钾,提供分离的带电粒子,从而使得超级电容器能够储存和释放能量。

目前,研究团队在实验室成功研发的这些水泥电容器还比较小,只能提供足够点亮几个LED灯泡的功率。

但是所用的材料都是便宜且丰富的,而且理论上这个过程应该可以相对容易地扩大规模。

接下来,该联合研究团队想要制造出一个大约有汽车电池那么大的设备。

如果一个房子的地基是用这种“超级电容器”水泥材料建造的,那么它或许能储存足够供应这个房子一天的能量,而且这些能量可以通过太阳能或风能等可再生能源产生。

这种新型材料也可以用在道路上,为经过的电动汽车提供动力(这是许多研究项目正在探索的创新)。

储能容量和结构强度之间存在着权衡,但是根据不同的需求,水泥可以进行适当的调整。

研究人员在他们发表的论文中写道:“这些性质表明了利用这些结构性类似于混凝土的“超级电容器”进行大规模储能的机会,在住宅和工业应用中都有广阔的前景,从自给自足的房屋和自充电道路,到风力涡轮机的间歇性储能。”

据报道,这项研究已经发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

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发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的该项研究论文

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