ТОПТЕМЫ:

Революция в энергетике: дома будущего смогут сами обеспечивать свет

Ученые превратили обычный цемент в источник питания для светодиодов и датчиков

Роман Садовчук
Роман Садовчук Журналист
цементный суперконденсатор
Новый бетон выдерживает 23 мегапаскали давления

Ученые ищут способ встроить накопление энергии прямо в строительные материалы, чтобы дома меньше зависели от внешних источников тока. 

Исследователи напечатали на бетонной плите электроды, превратившие обычный цемент в источник питания.

Новое исследование показало, что обычные стены и перекрытия могут в будущем производить гораздо больше, чем просто держать здание. Ученые опробовали материал, который одновременно выдерживает нагрузку и способен заряжаться, как аккумулятор. Первые тесты уже принесли неожиданный результат.

Как пишет издание PSM7, исследователи создали цементный суперконденсатор и даже успели проверить его в действии. Экспериментальный материал сочетает способность сохранять заряд с прочностью, которую ожидают от обычного бетона для плит и лестниц.

Главное открытие в том, что команда смешала цемент, углеродные нанотрубки и технический углерод в единственные чернила для 3D-печати. Из этой смеси на небольшой бетонной плите напечатали электроды в форме переплетенных пальцев. Именно эта геометрия и явилась ключом к эффективности нового материала.

3-д принтер
Электроды напоминают переплетенные пальцы, что сокращает путь заряженных частиц.

Когда цемент стал взаимодействовать с водой, его поры заполнились водой и ионами, которые получили возможность свободно двигаться между электродами. Из-за близкого расположения электродов друг к другу заряженные частицы проделывали гораздо более короткий путь. Это существенно повысило эффективность всего устройства по сравнению с предыдущими попытками совместить бетон и электронику.

Автор исследования Цзин Чжун объяснил, зачем вообще нужна подобная технология.

"Если возобновляемую энергию можно будет получать достаточно часто для подзарядки, такие элементы смогут закрывать часть энергетических потребностей благодаря постоянному циклу зарядки и разрядки", - отметил ученый.
Лампа
Три суперконденсатора на одной плите уже способны питать стандартную диодную лампу.

Исследователи объединили три таких суперконденсатора на одной плите и подсоединили их к небольшой группе спокойно засветившихся светодиодов. По результатам испытаний, материал выдерживает сжатие на уровне 23 мегапаскалов, что соответствует показателям обычного структурного бетона для зданий. В то же время устройство выдает напряжение до одного вольта.

Следует понимать, что суперконденсаторы не сохраняют столько энергии, сколько обычные аккумуляторы. Они умеют мгновенно поглощать и отдавать заряд и выдерживают миллионы циклов перезарядки без существенного износа. Поэтому технология подходит не для питания всего дома, а скорее для отдельных узких задач.

В перспективе такие "умные" стены могли бы обеспечивать аварийное освещение при отключениях электроэнергии или питать автономные датчики, фиксирующие температуру, влажность или другие параметры здания. Если рядом с домом установить солнечные панели, часть производимой энергии можно было бы сразу хранить прямо в конструкции стен или плит перекрытия, а не выносить громоздкие аккумуляторы на крышу или отдельное техническое помещение.

Пока разработка существует только в виде лабораторного образца на небольшой плите, и до массового строительства из "умного" бетона еще далеко. Впрочем, направление выглядит перспективным, ведь объединяет две функции в одном материале: несущую способность и накопление электроэнергии, без необходимости монтировать отдельные батареи.

 

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

Главная Актуально Україна на часі Youtube
Информатор в
телефоне 👉 Скачать