Учёные создали электробетон, который накапливал и отдавал электричество внутри конструкций

Специалисты из США создали электропроводящий углеродный бетон, который формирует внутри материала сеть из наночастиц и электролитов, способную проводить электричество. Благодаря этому обычные бетонные конструкции научились накапливать и отдавать энергию. Уже сегодня кубометр такого «электробетона» хранит свыше 2 кВт·ч, превращая стены, мосты и тротуары в долговечные батареи.

«Цель — разработать многофункциональный бетон, который аккумулирует энергию, самовосстанавливается и связывает углерод. Бетон — самый распространенный строительный материал, так почему бы не использовать его для новых возможностей?» — отметил Адмир Масич из MIT, ведущий автор исследования.

Усовершенствованные электролиты и новые методы производства повысили энергоемкость «электробетона». В 2023 году для хранения энергии, достаточной для среднего дома, потребовалось бы около 45 кубометров материала, теперь достаточно примерно 5 кубометров, пишет MIT News.

Рост плотности энергии стал возможен благодаря детальному изучению взаимодействия сети наноуглеродной сажи с электролитами. Используя сфокусированные ионные пучки для удаления тонких слоев и сканирующий электронный микроскоп, команда ученых получила изображение сети с рекордным разрешением. Она оказалась фрактальной «паутиной», окружающей поры бетона, что позволило электролиту проникать внутрь и проводить ток.

Учёные провели эксперименты с разными электролитами и их концентрациями, выявив широкий спектр подходящих веществ, включая морскую воду, что может быть полезно для опор морских ветровых электростанций. В смесь электролит стали добавлять сразу в воду для смешивания, что позволило создавать более толстые электроды с повышенной энергоплотностью.

Лучшие результаты дали органические электролиты. Кубометр такой версии «электробетона» способен хранить более 2 кВт·ч — энергии хватит, чтобы один холодильник работал сутки. Несмотря на меньшую плотность по сравнению с аккумуляторами, материал можно встраивать в архитектурные элементы, и он прослужит столько же, сколько сама конструкция.

В Швейцарии разработали опалубку по принципу оригами, позволяющую возводить сводчатые перекрытия с использованием на 60% меньше бетона и на 90% меньше стали. Конструкция из фанерных полос и текстильных шарниров легкая, многоразовая и простая в сборке, что снижает затраты на строительство и сокращает выбросы CO₂.

Читайте также: