Pangsapuri boleh menjadi bateri gergasi masa depan

(Dan Tri) - Bandar esok boleh dibina daripada blok konkrit "bernafas" dan "responsif", di mana bangunan itu sendiri menjadi sebahagian daripada rangkaian tenaga hijau global.

Konkrit adalah salah satu simbol zaman perindustrian. Kini, ia sedang "ditakrifkan semula" oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT) menjadi sumber tenaga baharu.

^1m3 konkrit boleh menyimpan 2kWj elektrik, cukup untuk menjalankan peti sejuk selama 24 jam. Pencapaian ini membuka prospek bangunan masa depan yang boleh menghasilkan, menyimpan dan membekalkan tenaga elektrik mereka sendiri.

Daripada bahan binaan kepada peranti simpanan tenaga

Konkrit adalah bahan yang dikaitkan dengan semua pembinaan, dari rumah, jambatan hingga bangunan tinggi.

Pasukan MIT mengubahnya menjadi "peranti tenaga." Konkrit baharu, yang dipanggil ec3, adalah singkatan kepada konkrit karbon pengalir elektron, diperbuat daripada simen, air, dan karbon hitam, bahan yang sangat konduktif.

Tidak seperti konkrit konvensional, ec3 boleh bertindak sebagai supercapacitor. Setelah dicampur, dibentuk dan diawet, blok konkrit direndam dalam larutan elektrolit yang membolehkan ion bercas meresap ke dalam rangkaian karbon.

Jenis konkrit baharu dipanggil ec3, yang bermaksud konkrit karbon pengalir elektron (Foto: MIT).

Dua elektrod ec3 yang dipisahkan oleh lapisan penebat nipis akan menghasilkan struktur yang mampu menyimpan elektrik.

Selepas dua tahun pengoptimuman, pasukan penyelidik telah meningkatkan kapasiti storan ec3 hampir 10 kali ganda berbanding versi pertama yang diumumkan pada 2023. ^1m3 bahan itu kini boleh menyimpan lebih daripada 2kWj, cukup untuk menjalankan peti sejuk sepanjang hari.

Menyahkod struktur nano utama untuk meningkatkan kapasiti storan

Untuk mencapai keputusan ini, saintis di MIT menggunakan teknik mikroskop yang dipanggil tomografi FIB SEM, yang membolehkan pemerhatian rangkaian nanokarbon di dalam konkrit pada resolusi tiga dimensi yang sangat tinggi.

Ini memberi mereka pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana zarah karbon hitam terikat dengan simen dan membentuk sistem konduktif. Apabila ditapis pada skala nano, luas permukaan bertambah, membolehkan bahan memegang lebih banyak cas.

Pasukan itu juga menguji penyelesaian elektrolit yang berbeza. Gabungan garam ammonium kuaterner dan asetonitril pelarut konduktif mencipta persekitaran elektrokimia yang stabil, mengakibatkan peningkatan ketara dalam ketumpatan tenaga.

Elektrod yang lebih tebal ditambah untuk memanjangkan kapasiti penyimpanan tanpa pasca pemprosesan.

Dianggarkan bahawa ketumpatan tenaga ec3 pada masa ini adalah sekitar 200Wh/m ³ , jauh lebih tinggi daripada bahan binaan konvensional. Dengan kecekapan ini, hanya beberapa blok dinding ec3 di sebuah apartmen sudah cukup untuk menyimpan elektrik untuk kehidupan jangka pendek.

Apabila konkrit boleh merasa dan bertindak balas

Selain menyimpan elektrik, ec3 juga boleh "merasakan" dan bertindak balas terhadap alam sekitar. Dalam satu eksperimen, saintis membina model kubah kecil dengan ec3, elektrik yang cukup untuk menyalakan LED 9V.

Bukan sahaja menyimpan tenaga elektrik, ec3 juga boleh "merasakan" dan bertindak balas terhadap persekitaran (Foto: MIT).

Apabila mereka mengenakan beban, keluaran cahaya berubah mengikut daya yang dikenakan, menunjukkan bahawa voltan berubah-ubah dengan sewajarnya.

Dr Admir Masic, pengarah bersama pusat penyelidikan ec3, berkata jika kubah ec3 berskala penuh dilanda angin kencang atau beban luar biasa, output kuasanya akan turun naik. Isyarat itu boleh digunakan untuk memantau kesihatan struktur dalam masa nyata.

Teknologi ini membuka prospek bangunan yang boleh memberi amaran kepada diri mereka sendiri apabila mereka retak, bergetar atau terlebih muatan. Setiap struktur bukan hanya blok konkrit statik, tetapi sistem bahan "pintar" yang boleh bertindak balas terhadap alam sekitar.

Melangkah ke hadapan untuk tenaga bersih dan infrastruktur yang mampan

Ketibaan ec3 datang pada masa dunia sangat memerlukan penyelesaian penyimpanan tenaga boleh diperbaharui. Bateri litium ion sangat cekap tetapi mahal, sukar untuk dikitar semula dan bergantung kepada logam yang jarang ditemui.

Sementara itu, konkrit adalah murah, tahan lama, tersedia secara meluas dan boleh dihasilkan secara besar-besaran tanpa menyebabkan kesan besar kepada alam sekitar.

MIT berharap ec3 boleh disepadukan ke dalam asas rumah, dinding, kaki lima atau alas jalan untuk menyimpan elektrik daripada panel solar dan turbin angin.

Apabila terdapat lebihan tenaga, sistem menyimpannya dan melepaskannya apabila permintaan tinggi. Di Jepun, teknologi itu telah diuji untuk memanaskan kaki lima di Sapporo untuk membantu mencairkan ais musim sejuk.

Jika dikomersialkan, ec3 boleh mengubah keseluruhan infrastruktur bandar menjadi rangkaian bateri teragih, menyumbang kepada menstabilkan grid nasional dan mengurangkan pergantungan kepada tenaga fosil.

MIT mengakui bahawa ec3 masih tidak sepadan dengan bateri komersial dari segi ketumpatan tenaga, tetapi ia membuka pintu kepada masa depan di mana konkrit bukan hanya bahan menanggung beban tetapi juga sebahagian daripada sistem tenaga.

Sumber: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/chung-cu-co-the-la-khoi-pin-khong-lo-trong-tuong-lai-20251014080130790.htm