Tot nu toe waren we bekend met zonnepanelen om onze huizen op een duurzame manier van stroom te voorzien, maar wat als een huis van stroom wordt voorzien door de materialen waaruit het is opgebouwd? Jazeker, onderzoekers van MIT hebben ontdekt dat supercondensatoren de potentie hebben om een huis van stroom te voorzien. Professor Franz-Josef Ulm, die het project leidt, streeft ernaar duurzame en toegankelijke energieoplossingen te ontwikkelen. Het project richt zich op het gebruik van algemeen beschikbare materialen zoals beton en houtskool.
In de nabije toekomst zouden huizen uitgerust kunnen worden met innovatieve betonnen kolommen vermengd met houtskool, waardoor ze op een handige manier elektriciteit kunnen opslaan en afgeven wanneer nodig voor de bewoners. Onderzoekers van MIT hebben een supercondensator ontwikkeld die functioneert als een batterij , maar niet degradeert bij gebruik. Hij is gemaakt van gangbare materialen en is bedoeld om hernieuwbare energie goedkoop en effectief op te slaan.
De ontwerpers van betonnen supercondensatoren zien nu al nog opmerkelijkere toepassingen voor deze technologie voor zich . Denk bijvoorbeeld aan het opladen van elektrische voertuigen tijdens het rijden en het garanderen van een ononderbroken stroomvoorziening tijdens extreme weersomstandigheden.
Projectleider en hoogleraar ingenieurswetenschappen aan MIT, Franz-Josef Ulm , zei: "Dit zijn als het ware de grenzen waar we momenteel met deze technologie aan werken. We hebben nu aangetoond hoe het schaalbaar is. Deze twee materialen vormen samen mogelijk een energieopslagoplossing voor iedereen, overal."
Werkzaam
Een supercondensator slaat, in tegenstelling tot een batterij, elektrische energie rechtstreeks op in een geleidend materiaal , zoals elektrolyten of zout water, op het oppervlak van een elektrode.
Dit geleidende materiaal is gescheiden van een isolerend materiaal, waardoor de vrije stroom van elektronen wordt belemmerd, net als in een elektrisch circuit . Hierdoor ontstaat er een ophoping – vergelijkbaar met de statische elektriciteit die zich opbouwt wanneer je over een ballon wrijft.
Professor Ulm legt uit: "Hier vinden de wonderen van de chemie plaats. Wanneer je cement – dat van water houdt, het is hydrofiel – mengt met roet [geraffineerde houtskool], dat een hekel heeft aan water, dan klontert het roet eerst samen en vervolgens wordt datzelfde water verbruikt tijdens de hydratatiereactie die vast beton vormt."
"Als gevolg van dit verbruik laten deze klonten los en vormen ze een volumetrische draad door het hele materiaal. Die volumetrische draad is overal aanwezig, waardoor we een enorme hoeveelheid tegenladingen uit de zoutoplossing op deze volumetrische draad kunnen opslaan," voegde professor Ulm eraan toe.
Zie ook : Hoeveel zonnepanelen en accu's heb je nodig om een huis van stroom te voorzien?
Voordelen van beton
Beton is van nature poreus en heeft poriën waardoor het gemakkelijk zout water opneemt. Volgens Prof. Ulm kan dat gemakkelijk via de koolstofdraad die erdoorheen loopt. Tussen de elektroden in de vorm van een schijf lijkt het op Oreo's, die gemakkelijk in de vorm van een stapel aan elkaar kunnen worden bevestigd.
Beton en houtskool zijn materialen die overal ter wereld gemakkelijk verkrijgbaar zijn. Beton is met name enorm populair en wordt op grote schaal verbruikt, na water het meest gebruikte materiaal. De veelzijdigheid van beton wordt vergroot door de poedervorm, waardoor supercondensatoren op maat ontworpen kunnen worden voor diverse toepassingen, zoals prof. Ulm benadrukt.
Professor Ulm merkte op dat een gemiddelde lithiumbatterij slechts 300 tot 500 keer kan worden opgeladen en ontladen , terwijl een supercondensator ontelbare keren kan worden opgeladen en ontladen zonder verlies aan efficiëntie . Dit komt doordat supercondensatoren geen energie van de ene vorm naar de andere hoeven om te zetten.
"Als iedereen zo'n supercondensator in zijn fundering [of] in zijn muursysteem zou hebben, en die zou aangesloten zijn op het [energie]net, dan zouden we het hebben over een echt slim elektriciteitsnet, in de zin dat iedereen erbij betrokken is. Iedereen draagt met zijn gebouw bij aan de energietransitie," aldus professor Ulm.
Andere mogelijke toepassingen
Nadat ze ontdekten dat supercondensatoren een huis van stroom kunnen voorzien, hebben Ulm en zijn team grote ambities voor hun betonnen supercondensatoren die veel verder gaan dan alleen het opslaan van huishoudelijke energie. Nu het aantal mensen dat elektrische voertuigen omarmt blijft stijgen, worden zorgen over laadinfrastructuur en beperkte kilometers tussen oplaadbeurten steeds prominenter.
Terwijl professor Ulm de voordelen van supercondensatoren beschrijft, richten MIT-onderzoekers zich op de ontwikkeling van een zelfopladende weg die een elektrisch voertuig moet kunnen opladen met behulp van elektromagnetische inductie, zowel geparkeerd als rijdend, net zoals een iPhone draadloos wordt opgeladen.
Bron : MIT-ingenieurs creëren een energieopslagsupercondensator van oeroude materialen.
