碳黑替代水泥：新型混凝土可充當(dāng)超級電容器儲存電荷

(資料圖)

8月1日，麻省理工學(xué)院的工程師們通過改變水泥的制作方式，開發(fā)出一種新型混凝土，能夠充當(dāng)超級電容器，儲存電荷。這種新型混凝土的原料是水泥和碳黑。碳黑具有導(dǎo)電性，工程師們發(fā)現(xiàn)，如果以特定的方式將它與水泥和水混合，會在水泥硬化的過程中形成一個(gè)長長的碳“線”分支網(wǎng)絡(luò)，這就使得這種材料具有了超級電容器的功能。 “突然之間，你就有了一種既能承受載荷，又能儲存能源的材料。”麻省理工學(xué)院土木工程教授、這項(xiàng)研究的作者之一弗朗茨-約瑟夫?烏爾姆（Franz-Josef Ulm）說。超級電容器不會隨著時(shí)間而降低儲能能力，也不需要使用鋰離子電池中那些昂貴、有爭議的材料，如鈷和鋰。由于碳黑很便宜，其成本跟混凝土的成本差不多。 這項(xiàng)新技術(shù)可以解決可再生能源規(guī)模化的一個(gè)主要挑戰(zhàn)：由于太陽能和風(fēng)能并不總是可用，因此迅速建造更多價(jià)格合理的儲能設(shè)備是擺脫化石燃料的必要條件。工程師們之所以選擇使用水泥作為原料，部分原因是水泥生產(chǎn)有著很大的碳足跡，而給它賦予一個(gè)支持可再生能源的第二個(gè)用途可以使它更加可持續(xù)。 在房屋中，通過電纜連接屋頂上的太陽能板，使用這種材料制成的地基可以用來儲存與房屋一天內(nèi)使用量相當(dāng)?shù)奶柲?。在風(fēng)力發(fā)電場中，它可以用于風(fēng)力渦輪機(jī)的底座。這種混凝土還可以用來制造道路，為行駛中的電動汽車充電。 在新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，這些電容器可以被設(shè)計(jì)成緩慢充電（如在房屋中）或快速放電（如在電動汽車充電器中）。在實(shí)驗(yàn)室測試了一個(gè)小型版本后，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在計(jì)劃擴(kuò)大規(guī)模。烏爾姆說，第一個(gè)原型可能在18個(gè)月內(nèi)亮相。

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