Beton, sanayi çağının simgelerinden biridir. Şimdi ise Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) tarafından yeni bir enerji kaynağı olarak "yeniden tanımlanıyor".
1 m3 beton, bir buzdolabını 24 saat çalıştırmaya yetecek kadar, yani 2 kWh elektrik depolayabilir. Bu başarı, kendi elektriğini üretebilen, depolayabilen ve tedarik edebilen geleceğin binalarının önünü açıyor.
İnşaat malzemelerinden enerji depolama cihazlarına
Beton, evlerden köprülere, gökdelenlere kadar her türlü yapıda kullanılan bir malzemedir.
MIT ekibi bunu bir "enerji cihazına" dönüştürüyor. Elektron iletken karbon beton anlamına gelen ec3 adı verilen yeni beton, çimento, su ve yüksek iletkenliğe sahip bir malzeme olan karbon siyahından üretiliyor.
Geleneksel betonun aksine, ec3 bir süper kapasitör görevi görebilir. Karıştırılıp kalıplandıktan ve kürlendikten sonra, beton blok, yüklü iyonların karbon ağına nüfuz etmesini sağlayan bir elektrolit çözeltisine daldırılır.
Yeni beton türüne, elektron iletken karbon betonu anlamına gelen ec3 adı verildi (Fotoğraf: MIT).
İnce bir yalıtım tabakasıyla ayrılmış iki ec3 elektrodu, elektrik depolayabilen bir yapı oluşturacak.
Araştırma ekibi, iki yıllık optimizasyonun ardından ec3'ün depolama kapasitesini, 2023'te duyurulan ilk versiyona kıyasla yaklaşık 10 kat artırdı. 1 m3 malzeme artık 2 kWh'den fazla enerji depolayabiliyor; bu da bir buzdolabını tüm gün çalıştırmaya yetecek bir miktar.
Depolama kapasitesini artırmak için temel nanoyapının kodunun çözülmesi
Bu sonucu elde etmek için MIT'deki bilim insanları , betonun içindeki nanokarbon ağlarının son derece yüksek üç boyutlu çözünürlükte gözlenmesini sağlayan FIB SEM tomografisi adı verilen bir mikroskopi tekniği kullandılar.
Bu, karbon siyahı parçacıklarının çimentoyla nasıl bağlanıp iletken bir sistem oluşturduğunu daha iyi anlamalarını sağladı. Nanometre ölçeğinde rafine edildiğinde yüzey alanı artarak malzemenin daha fazla yük tutmasını sağladı.
Ekip ayrıca farklı elektrolit çözeltilerini de test etti. Kuaterner amonyum tuzu ve iletken çözücü asetonitril kombinasyonu, kararlı bir elektrokimyasal ortam oluşturarak enerji yoğunluğunda önemli bir artışa yol açtı.
Depolama kapasitesini artırmak için son işlem yapılmadan daha kalın elektrotlar eklenir.
EC3'ün enerji yoğunluğunun şu anda yaklaşık 200 Wh/ m3 olduğu ve bunun geleneksel yapı malzemelerininkinden çok daha yüksek olduğu tahmin edilmektedir. Bu verimlilikle, bir apartman dairesinde sadece birkaç blok EC3 duvarı, kısa süreli yaşam için elektrik depolamak için yeterlidir.
Beton hissedebildiğinde ve tepki verebildiğinde
ec3, elektrik depolamanın yanı sıra çevreyi "algılayıp" tepki de verebilir. Bir deneyde bilim insanları, ec3 ile 9V'luk bir LED'i yakmaya yetecek kadar elektrik üreten küçük bir kubbe modeli oluşturdular.
ec3 sadece elektrik depolamakla kalmıyor, aynı zamanda çevreyi "algılayıp" ona tepki verebiliyor (Fotoğraf: MIT).
Yük uygulandığında ışık çıkışı uygulanan kuvvete göre değişiyordu, bu da voltajın buna göre dalgalandığını gösteriyordu.
ec3 araştırma merkezi eş direktörü Dr. Admir Masic, tam ölçekli bir ec3 kubbesinin şiddetli rüzgarlara veya olağandışı yüklere maruz kalması durumunda güç çıkışının dalgalanacağını ve bu sinyalin yapının sağlığını gerçek zamanlı olarak izlemek için kullanılabileceğini söyledi.
Bu teknoloji, çatladığında, titrediğinde veya aşırı yüklendiğinde kendini uyarabilen binaların önünü açıyor. Her yapı, sadece statik bir beton blok değil, aynı zamanda çevreye tepki verebilen "akıllı" bir malzeme sistemi olacak.
Temiz enerji ve sürdürülebilir altyapı için ileriye doğru adımlar
ec3'ün gelişi, dünyanın yenilenebilir enerji depolama çözümlerine acil ihtiyaç duyduğu bir zamanda gerçekleşti. Lityum iyon piller oldukça verimlidir, ancak pahalıdır, geri dönüşümü zordur ve nadir metallere dayanır.
Bu arada beton ucuzdur, dayanıklıdır, yaygın olarak bulunur ve çevreye büyük bir etki yaratmadan seri üretilebilir.
MIT, ec3'ün güneş panelleri ve rüzgar türbinlerinden elde edilen elektriği depolamak için ev temellerine, duvarlara, kaldırımlara veya yol yataklarına entegre edilebileceğini umuyor.
Fazla enerji olduğunda sistem bunu depolar ve talep arttığında serbest bırakır. Japonya'da, bu teknoloji kış buzunu eritmek için Sapporo'daki kaldırımları ısıtmak amacıyla test edildi.
Ticarileştirildiğinde ec3, tüm kentsel altyapıyı dağıtılmış bir pil ağına dönüştürebilir, ulusal şebekenin istikrarına katkıda bulunabilir ve fosil enerjiye olan bağımlılığı azaltabilir.
MIT, ec3'ün enerji yoğunluğu açısından ticari pillerle henüz boy ölçüşemediğini kabul ediyor; ancak betonun sadece yük taşıyan bir malzeme değil, aynı zamanda enerji sisteminin bir parçası olduğu bir geleceğin kapısını açıyor.
Kaynak: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/chung-cu-co-the-la-khoi-pin-khong-lo-trong-tuong-lai-20251014080130790.htm
Yorum (0)