Apartamentele ar putea fi baterii gigantice ale viitorului

(Dan Tri) - Orașul de mâine ar putea fi construit din blocuri de beton „respirabile” și „responsive”, clădirea însăși devenind parte a rețelei globale de energie verde.

Betonul este unul dintre simbolurile erei industriale. Acum, este „redefinit” de Institutul de Tehnologie din Massachusetts (MIT) ca o nouă sursă de energie.

^{1 m3 de} beton poate stoca 2 kWh de electricitate, suficient pentru a alimenta un frigider timp de 24 de ore. Această realizare deschide perspectiva unor clădiri viitoare care pot produce, stoca și furniza propria energie electrică.

De la materiale de construcție la dispozitive de stocare a energiei

Betonul este un material asociat cu toate construcțiile, de la case, poduri până la clădiri înalte.

Echipa de la MIT îl transformă într-un „dispozitiv energetic”. Noul beton, numit ec3, este prescurtarea de la beton carbon-conductor de electroni și este fabricat din ciment, apă și negru de fum, un material extrem de conductiv.

Spre deosebire de betonul convențional, ec3 poate acționa ca un supercondensator. Odată amestecat, turnat și întărit, blocul de beton este scufundat într-o soluție electrolitică care permite ionilor încărcați să pătrundă în rețeaua de carbon.

Noul tip de beton se numește ec3, care înseamnă beton carbon conducător de electroni (Foto: MIT).

Doi electrozi ec3 separați de un strat izolator subțire vor crea o structură capabilă să stocheze electricitate.

După doi ani de optimizare, echipa de cercetare a crescut capacitatea de stocare a ec3 de aproape 10 ori față de prima versiune anunțată în 2023. ^{1 m3} de material poate stoca acum mai mult de 2 kWh, suficient pentru a alimenta un frigider timp de o zi întreagă.

Decodificarea nanostructurii cheie pentru creșterea capacității de stocare

Pentru a obține acest rezultat, oamenii de știință de la MIT au folosit o tehnică de microscopie numită tomografie FIB SEM, care permite observarea rețelelor de nanocarbon în interiorul betonului la o rezoluție tridimensională extrem de mare.

Acest lucru le-a oferit o mai bună înțelegere a modului în care particulele de negru de fum se leagă de ciment și formează un sistem conductiv. Atunci când sunt rafinate la nanoscală, suprafața crește, permițând materialului să rețină o sarcină mai mare.

Echipa a testat, de asemenea, diferite soluții electrolitice. Combinația dintre o sare cuaternară de amoniu și solventul conductiv acetonitril a creat un mediu electrochimic stabil, rezultând o creștere semnificativă a densității energiei.

Se adaugă electrozi mai groși pentru a extinde capacitatea de stocare fără postprocesare.

Se estimează că densitatea energetică a panourilor ec3 este în prezent de aproximativ 200 Wh/ ^m³ , mult mai mare decât cea a materialelor de construcție convenționale. Cu această eficiență, doar câteva blocuri de pereți ec3 dintr-un apartament sunt suficiente pentru a stoca electricitatea necesară pentru traiul pe termen scurt.

Când betonul se simte și reacționează

Pe lângă stocarea energiei electrice, ec3 poate „simți” și reacționa la mediul înconjurător. Într-un experiment, oamenii de știință au construit un model de cupolă mică cu ec3, suficientă electricitate pentru a aprinde un LED de 9V.

Nu numai că stochează electricitate, ci și „simțe” și reacționează la mediul înconjurător (Foto: MIT).

Când au aplicat o sarcină, puterea luminoasă a variat în funcție de forța aplicată, indicând faptul că tensiunea a fluctuat în mod corespunzător.

Dr. Admir Masic, codirector al centrului de cercetare ec3, a declarat că, dacă o cupolă ec3 la scară reală este lovită de vânturi puternice sau de sarcini neobișnuite, puterea sa de ieșire va fluctua. Acest semnal poate fi folosit pentru a monitoriza starea structurii în timp real.

Această tehnologie deschide perspectiva unor clădiri care se pot avertiza singure atunci când crapă, vibrează sau sunt supraîncărcate. Fiecare structură nu va fi doar un bloc static de beton, ci un sistem de materiale „inteligent” care poate reacționa la mediul înconjurător.

Pași înainte pentru energie curată și infrastructură durabilă

Sosirea modelului ec3 vine într-un moment în care lumea are nevoie stringentă de soluții de stocare a energiei regenerabile. Bateriile litiu-ion sunt extrem de eficiente, dar sunt scumpe, dificil de reciclat și se bazează pe metale rare.

Între timp, betonul este ieftin, durabil, disponibil pe scară largă și poate fi produs în masă fără a avea un impact major asupra mediului.

MIT speră că ec3 ar putea fi integrat în fundațiile caselor, pereți, trotuare sau platforme de drum pentru a stoca electricitatea provenită de la panouri solare și turbine eoliene.

Când există un exces de energie, sistemul o stochează și o eliberează atunci când cererea este mare. În Japonia, tehnologia a fost testată pentru încălzirea trotuarelor din Sapporo, pentru a ajuta la topirea gheții de iarnă.

Dacă va fi comercializată, ec3 ar putea transforma întreaga infrastructură urbană într-o rețea distribuită de baterii, contribuind la stabilizarea rețelei naționale și la reducerea dependenței de energia fosilă.

MIT recunoaște că ec3 încă nu se compară cu bateriile comerciale în ceea ce privește densitatea energetică, dar deschide ușa către un viitor în care betonul nu este doar un material portant, ci și o parte a sistemului energetic.

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