Betong er et av symbolene på industrialderen. Nå blir den «redefinert» av Massachusetts Institute of Technology (MIT) til en ny energikilde.
1 m3 betong kan lagre 2 kWh strøm, nok til å drive et kjøleskap i 24 timer. Denne bragden åpner for muligheten for fremtidige bygninger som kan produsere, lagre og levere sin egen strøm.
Fra byggematerialer til energilagringsenheter
Betong er et materiale som forbindes med alle konstruksjoner, fra hus og broer til høyhus.
MIT-teamet gjør den om til en «energienhet». Den nye betongen, kalt ec3, står for elektronledende karbonbetong, og er laget av sement, vann og karbonrøyk, et materiale som er svært ledende.
I motsetning til konvensjonell betong kan ec3 fungere som en superkondensator. Når betongblokken er blandet, støpt og herdet, senkes den ned i en elektrolyttløsning som lar ladede ioner trenge inn i karbonnettverket.
Den nye betongtypen kalles ec3, som står for elektronledende karbonbetong (Foto: MIT).
To ec3-elektroder atskilt av et tynt isolerende lag vil skape en struktur som er i stand til å lagre elektrisitet.
Etter to år med optimalisering har forskerteamet økt lagringskapasiteten til ec3 med nesten ti ganger sammenlignet med den første versjonen som ble annonsert i 2023. 1 m3 av materialet kan nå lagre mer enn 2 kWh, nok til å drive et kjøleskap i en hel dag.
Dekoding av den viktigste nanostrukturen for å øke lagringskapasiteten
For å oppnå dette resultatet brukte forskere ved MIT en mikroskopiteknikk kalt FIB SEM-tomografi, som tillater observasjon av nanokarbonnettverk inne i betong med ekstremt høy tredimensjonal oppløsning.
Dette ga dem en bedre forståelse av hvordan karbonsvartpartikler binder seg til sement og danner et ledende system. Når de raffineres på nanoskala, øker overflatearealet, slik at materialet kan holde på mer ladning.
Teamet testet også forskjellige elektrolyttløsninger. Kombinasjonen av et kvaternært ammoniumsalt og det ledende løsningsmidlet acetonitril skapte et stabilt elektrokjemisk miljø, noe som resulterte i en betydelig økning i energitettheten.
Tykkere elektroder legges til for å utvide lagringskapasiteten uten etterbehandling.
Det er anslått at energitettheten til ec3 for tiden er rundt 200 Wh/ m³ , mye høyere enn for konvensjonelle byggematerialer. Med denne effektiviteten er bare noen få blokker med ec3-vegger i en leilighet nok til å lagre strøm for kortvarig bruk.
Når betong kan føles og reagere
I tillegg til å lagre elektrisitet, kan ec3 også «føle» og reagere på miljøet. I et eksperiment bygde forskere en liten kuppelmodell med ec3, nok strøm til å tenne en 9V LED.
ec3 kan ikke bare lagre elektrisitet, men også «sanse» og reagere på miljøet (Foto: MIT).
Når de påførte en belastning, varierte lysutbyttet med den påførte kraften, noe som indikerer at spenningen svingte tilsvarende.
Dr. Admir Masic, meddirektør for ec3-forskningssenteret, sa at hvis en fullskala ec3-kuppel blir truffet av sterk vind eller uvanlige belastninger, vil effekten svinge. Dette signalet kan brukes til å overvåke strukturens tilstand i sanntid.
Denne teknologien åpner for muligheten for bygninger som kan varsle seg selv når de sprekker, vibrerer eller er overbelastet. Hver struktur vil ikke bare være en statisk betongblokk, men et «smart» materialsystem som kan reagere på miljøet.
Fremskritt for ren energi og bærekraftig infrastruktur
EC3-batteriets ankomst kommer på et tidspunkt hvor verden har et desperat behov for fornybare energilagringsløsninger. Litiumionbatterier er svært effektive, men er dyre, vanskelige å resirkulere og er avhengige av sjeldne metaller.
Samtidig er betong billig, slitesterkt, allment tilgjengelig og kan masseproduseres uten å forårsake en større innvirkning på miljøet.
MIT håper at ec3 kan integreres i husfundamenter, vegger, fortau eller veibunn for å lagre strøm fra solcellepaneler og vindturbiner.
Når det er overskuddsenergi, lagrer systemet den og frigjør den når etterspørselen er høy. I Japan har teknologien blitt testet for å varme opp fortau i Sapporo for å bidra til å smelte vinteris.
Hvis ec3 blir kommersialisert, kan det gjøre hele den urbane infrastrukturen om til et distribuert batterinettverk, noe som bidrar til å stabilisere det nasjonale strømnettet og redusere avhengigheten av fossil energi.
MIT innrømmer at ec3 fortsatt ikke matcher kommersielle batterier når det gjelder energitetthet, men det åpner døren til en fremtid der betong ikke bare er et bærende materiale, men også en del av energisystemet.
Kilde: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/chung-cu-co-the-la-khoi-pin-khong-lo-trong-tuong-lai-20251014080130790.htm
Kommentar (0)