碳黑替代水泥：新型混凝土可充当超级电容器储存电荷

2023-08-04 04:01:10 来源：中关村在线

(资料图)

8月1日，麻省理工学院的工程师们通过改变水泥的制作方式，开发出一种新型混凝土，能够充当超级电容器，储存电荷。这种新型混凝土的原料是水泥和碳黑。碳黑具有导电性，工程师们发现，如果以特定的方式将它与水泥和水混合，会在水泥硬化的过程中形成一个长长的碳“线”分支网络，这就使得这种材料具有了超级电容器的功能。 “突然之间，你就有了一种既能承受载荷，又能储存能源的材料。”麻省理工学院土木工程教授、这项研究的作者之一弗朗茨-约瑟夫?乌尔姆（Franz-Josef Ulm）说。超级电容器不会随着时间而降低储能能力，也不需要使用锂离子电池中那些昂贵、有争议的材料，如钴和锂。由于碳黑很便宜，其成本跟混凝土的成本差不多。这项新技术可以解决可再生能源规模化的一个主要挑战：由于太阳能和风能并不总是可用，因此迅速建造更多价格合理的储能设备是摆脱化石燃料的必要条件。工程师们之所以选择使用水泥作为原料，部分原因是水泥生产有着很大的碳足迹，而给它赋予一个支持可再生能源的第二个用途可以使它更加可持续。在房屋中，通过电缆连接屋顶上的太阳能板，使用这种材料制成的地基可以用来储存与房屋一天内使用量相当的太阳能。在风力发电场中，它可以用于风力涡轮机的底座。这种混凝土还可以用来制造道路，为行驶中的电动汽车充电。在新的研究中，研究人员发现，这些电容器可以被设计成缓慢充电（如在房屋中）或快速放电（如在电动汽车充电器中）。在实验室测试了一个小型版本后，团队现在计划扩大规模。乌尔姆说，第一个原型可能在18个月内亮相。