Odkrycie uczonych z USA potencjalnie rozwiązuje problem niedoboru energii
Urszula Lesman
Reklama
Beton ma za sobą długą historię rozwoju, sięgającą 6500 lat przed naszą erą. Rzymianie byli szczególnie biegli w jego tworzeniu. Przetrwał stulecia i nadal zadziwia inżynierów swoimi cechami.
Reklama Reklama
Badaczom udało się już stworzyć beton samozaleczający się, beton absorbujący dwutlenek węgla, a nawet taki, który wspomaga wzrost roślin. Teraz naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) opracowali betonowy akumulator.
Beton, który kumuluje energię jak bateria
W najnowszym badaniu, zaprezentowanym w periodyku PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America), opisują, w jaki sposób mieszanka cementu, wody, ultradrobnego pyłu węglowego (zawierającego nanocząsteczki) i elektrolitów tworzy tak zwany „beton przewodzący elektrony” (electron-conducting carbon concrete, ec³). Ten materiał generuje przewodzącą nanostrukturę, która funkcjonuje jak zasobnik energii.
Według ekspertów z MIT, kluczem do zbudowania trwałego betonu jest opracowanie „betonu wielofunkcyjnego”, który łączy w sobie cechy, takie jak gromadzenie energii, samoregeneracja lub absorpcja dwutlenku węgla. Admir Masic, główny autor badania z MIT, zaznacza, że beton jest najpowszechniej stosowanym materiałem budowlanym na świecie, więc dlaczego nie wykorzystać tej powszechności, aby uczynić go jeszcze bardziej przydatnym?
Reklama Reklama Reklama
Badacze już dwa lata temu próbowali nadać betonowi właściwości elektryczne. W roku 2023 w parku Odori w japońskim mieście Sapporo zamontowano samonagrzewające się płyty betonowe, aby poradzić sobie z dużymi opadami śniegu, dochodzącymi do prawie 5 metrów rocznie.
Zespół z MIT użył obrazowania 3D w skali nano, aby zbadać strukturę betonu i zoptymalizować zastosowane elektrolity. Najlepsze rezultaty osiągnięto po dodaniu organicznych elektrolitów bezpośrednio do wody użytej do sporządzenia mieszanki betonowej. Umożliwiło im to stworzenie grubszych elektrod, które przechowują więcej energii. Według badaczy, blok betonu ec³ o rozmiarach typowej lodówki może magazynować do 2 kilowatogodzin energii.
Nowa epoka w budownictwie: od Panteonu po inteligentne miasta
– Starożytni Rzymianie dokonali wielkich postępów w technologii betonu. Ich monumentalne budowle, takie jak rzymski Panteon, stoją do dziś bez zbrojenia – wspomniał Admir Masic. Jego zdaniem, dzięki odkryciom jego zespołu, możemy stać u progu nowej rewolucji w architekturze, gdzie powstaną wielofunkcyjne betony, takie jak ec³.
Naukowcy skonstruowali miniaturowy łuk, aby sprawdzić, jak konstrukcja i magazynowanie energii mogą działać razem. Konstrukcja pracowała przy napięciu 9 woltów, utrzymywała własny ciężar i zasilała diodę LED. Co ciekawe, światło migotało, gdy łuk był narażony na naprężenia – co może nie sprawdzić się przy oświetlaniu rozległych wnętrz, jak w Panteonie, ale może być nieocenionym narzędziem diagnostycznym. – Możemy użyć tego efektu jako sygnału wskazującego, kiedy i w jakim stopniu konstrukcja jest obciążona, a nawet monitorować jej kondycję w czasie rzeczywistym – wyjaśnił Masic.
Najbardziej obiecującym zastosowaniem betonowych baterii jest jednak przechowywanie czystej energii. Pomimo szybkiego wzrostu produkcji energii odnawialnej, jej przechowywanie nadal stanowi duże wyzwanie. Powszechność betonu w miastach i na obrzeżach może pomóc w rozwiązaniu problemu braku przestrzeni do gromadzenia energii.
