Nová technologie by mohla proměnit domy v obří baterie. Vědci vyvinuli nový způsob ukládání elektřiny do cementu

Jeden z nejběžnějších stavebních materiálů na světě lze přeměnit na baterie. Vědci vyvinuli nový a levný způsob ukládání elektřiny do cementu. Podle výzkumníků by alespoň základy domu připravené z nového materiálu mohly pojmout dostatek energie pro pokrytí jeho každodenních potřeb.

Jedním z největších problémů v energetice je, jak vyrobenou energii skladovat. Vědci neustále hledají stále účinnější řešení. Co kdyby se naše domy staly bateriemi? Tento koncept vypracovali vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) a Harvardovy univerzity v USA. Popis a výsledky tohoto výzkumu vyšly v této studii.

Cementová baterie
Vědci na celém světě se již léta snaží vyvinout stavební materiály, které by byly schopné uchovávat energii. Cement, hlavní složka betonu, je však obvykle špatným elektrickým vodičem. V posledních letech několik výzkumných týmů vytvořilo strukturální superkondenzátory obohacením cementu o vysoce vodivé formy uhlíku, jako je grafen nebo uhlíkové nanotrubičky. Přestože fungují dobře, složky potřebné k jejich výrobě jsou drahé.

Při hledání alternativy se vědci zaměřili na saze, které lidé od pradávna používají jako černý pigment. Vznikají v důsledku neúplného spalování materiálů s významným obsahem uhlíku. Důležité je, že levné a celosvětově rozšířené saze jsou také vysoce vodivé.

Směs vytvořená americkými vědci se skládá z cementu, vody a sazí. Člověk se těmito materiály zabývá již nejméně dva tisíce let, píše portál Science. „Náš materiál je fascinující, protože se zde zabýváme nejrozšířenějším člověkem vyrobeným materiálem na světě, kterým je cement, který je kombinován se sazemi, dalším známým materiálem z historie – byly jím napsány první svitky ,“ říká Admir Masic, materiálový vědec z MIT. – „Tyto materiály staré nejméně dva tisíce let v kombinaci určitým způsobem vytvářejí vodivý nanokompozit a v tu chvíli to začíná být opravdu zajímavé,“ dodává.

Jak to funguje?
Kombinace těchto tří složek způsobuje, že se částice sazí shlukují v místech uvolněných vodou, kterou zase absorbuje cement, který s ní snadno reaguje. Shluky sazí vytvářejí v tvrdnoucím cementu dlouhá vlákna, která se chovají jako elektrické dráty.

Takto upravený cement se v praxi stává superkondenzátorem. Superkondenzátory fungují podobně jako baterie, ale mají oproti nim důležitou výhodu: jsou schopny rychleji ukládat i uvolňovat elektrickou energii.

Vědci připravený materiál rozřezali na malé destičky o tloušťce jednoho milimetru a šířce jednoho centimetru. Po přidání membrány, elektrolytu z chloridu draselného – soli – a vody vědci strukturu uzavřeli. Když pak k destičkám připojili vodič a otočili vypínačem, cementové superkondenzátory začaly fungovat.

Potenciální aplikace
V současné době jsou však cementové baterie poměrně malé a prozatím jsou schopny napájet pouze několik LED žárovek. Samotný materiál je však třeba považovat za perspektivní, protože komponenty použité k jeho vytvoření jsou levné a široce dostupné.

Teoreticky by také mělo být možné zvětšit velikost takových baterií. Nicméně s tím, jak se superkondenzátory zvětšují, má jejich elektrická vodivost tendenci klesat. Jedním z řešení je jednoduše přidat do směsi více sazí, ale ne tolik, aby to oslabilo strukturální integritu cementu. V případě konstrukčního betonu výzkumníci poznamenali, že mohou přidat až 10 % sazí, aniž by to ohrozilo jeho pevnost. Výzkumníci v současné době pracují na rozšíření svého vynálezu tak, aby odpovídal výkonu 12voltové autobaterie.

Nově vyvinutý materiál se jeví jako velmi atraktivní technologie. Mohl by být použit při stavbě základů domů, jak již bylo zmíněno. Dalším možným využitím takového superkondenzátoru by mohlo být jeho umístění na silnicích. Superkondenzátor by pak mohl prostřednictvím indukčních nabíječek dodávat energii projíždějícím elektromobilům. O takovém řešení se dokonce vážně uvažuje a analyzuje.

Cement se používá také ke stavbě přístřešků. Pokud by se tedy použila jeho nedávno vyvinutá varianta, mohly by se budovy stát energeticky zcela soběstačnými. V každém případě bychom si mohli představit mnoho dalších možných aplikací cementového superkondenzátoru.

Zdroj: Science, studie