麻省理工的科学家开发了一种由普通混凝土和烟灰制成的超级电容

探索点小小科技 2024-06-18 01:14:47
麻省理工学院的科学家开发了一种由普通混凝土和烟灰制成的超级电容器——可以直接将能量储存在房屋的地基中

科学家们提出了一种新的储能技术,它使用廉价的材料:水、水泥和炭黑。道路和房屋地基现在将能够以碳水泥超级电容器的形式成为能源。

图片来源:Simone Hutsch/Unsplash

据英国广播公司(BBC)报道,麻省理工学院(MIT)和哈佛大学Wyss生物工程研究所的研究人员开发了一种使用水,水泥和炭黑(烟灰)储存能量的创新方法。事实证明,该技术有可能解决可再生能源的存储问题,并减少对锂等自然资源的依赖。

该项目的首席研究员之一达米安·斯特凡纽克(Damian Stefaniuk)将连接到混凝土超级电容器的LED首次点亮的那一刻描述为“美好的一天”。最初,许多人不相信这是可能的,但是串联几个超级电容器可以获得 3 伏的电压,足以为 LED 供电。接下来,研究人员将电压提高到12伏,甚至能够为便携式游戏机供电。

图片来源:Damian Stefaniuk

与锂离子电池相比,超级电容器具有许多优势,因为它们的充电速度更快,并且不会随着时间的推移而降低容量。然而,它们也会快速放电,这限制了它们在需要长时间稳定充电的设备中的使用,例如智能手机、笔记本电脑或电动汽车。

然而,研究人员看到了碳水泥超级电容器在应用中储存来自可再生能源(主要是风能和太阳能发电厂)的多余能量的巨大潜力。这将减少无风和无阳光期间电网的负载。可能的应用包括创建存储太阳能以用于电动汽车无线充电的道路,以及存储能量为住宅供电的房屋地基。

目前,一立方米的混凝土超级电容器可以储存约300 Wh的能量,足以为一个10瓦的LED灯泡供电30小时。研究人员计划建造更大版本的设备,包括一个高达45立方米的超级电容器,能够存储约10千瓦时的能量,足以为整个房子供电一天。

然而,该技术还不完善。添加更多的炭黑增加了超级电容器的容量,但同时降低了混凝土的强度。此外,水泥生产本身是全球人为二氧化碳排放量的8%的来源。然而,研究人员正在努力优化混凝土的成分,并正在考虑使用由钢铁和化学工业副产品生产的低排放水泥。

英国提赛德大学可持续工程中心主任迈克尔·肖特(Michael Short)认为,这项研究是一项很有前途的创新,为利用建筑环境作为能源载体开辟了许多有趣的可能性。然而,他也指出,新发现在从实验室环境到广泛部署的过渡中往往面临挑战。该领域的进一步研究和开发可能会带来更高效、更环保的储能解决方案。

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