据美国趣味科学网站10月7日报道,美国麻省理工学院研究人员将一种新型“混凝土电池”的性能提升了10倍,为将建筑物、桥梁和人行道变成大型储能装置、给整个城市供电铺平了道路。
这种材料被称为“导电碳混凝土”,由水泥、水、一种常见液态电解质以及一种极细的碳粉(纳米级碳黑)混合而成。当这些成分混合在一起时,会形成一个致密的导电网络,能够传导电荷。一旦这种材料凝固成混凝土,它以及用它建造的任何结构(无论建筑物、桥梁还是人行道)都能够根据需要储存和释放电能。
这是一种被称为“超级电容储能”的概念,研究人员希望它能为可再生能源面临的最大挑战之一提供一个可行的解决方案:在阳光不足或风力不够时,如何在本地储存电能。
在日前发表于美国《国家科学院学报》周刊的一项新研究中,研究人员表示,自2023年以来,他们将导电碳混凝土的储能能力提高了10倍。如今,5立方米的这种材料可以储存超过10千瓦时电量——大致足够一个普通家庭使用一天。
该研究论文的主要作者、麻省理工学院研究科学家达米安·斯特凡纽克在一份声明中说:“凭借更高的能量密度和更广泛的应用价值,我们现在拥有一个强大而灵活的工具,可以帮助我们应对一系列长期存在的能源挑战。”他说,“我们最大的动机之一是推动可再生能源转型。例如,太阳能在效率方面已取得很大进展。然而,它只能在阳光充足时发电。因此,问题就变成你如何在夜晚或阴天满足能源需求?”
尽管导电碳混凝土的能量密度还无法与锂电池等传统电池技术相媲美,但它可以直接浇筑成建筑构件,并且可能拥有与建筑物本身一样长的使用寿命,同时不依赖稀有或有毒材料,这些特点使它对科学家而言尤其具有吸引力。
最令科学家们兴奋的是,他们意识到只需对混凝土的制作方式作出微小改动,就能生产出导电碳混凝土。这为可持续建筑带来了巨大机遇。这种材料可以用来开发研究人员所称的“多功能混凝土”,它不仅能储存电能,还能吸收空气中的二氧化碳,甚至具备自我修复的能力。
(新华社供稿)