До сих пор мы были знакомы с солнечными батареями как способом экологически чистого энергоснабжения домов, но что, если дом будет питаться энергией из материалов, из которых он сделан? Да, исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили, что суперконденсаторы потенциально могут обеспечить энергией дом. Профессор Франц-Йозеф Ульм, возглавляющий проект, стремится разработать устойчивые и доступные энергетические решения. Проект фокусируется на использовании широко доступных материалов, таких как бетон и древесный уголь.
В ближайшем будущем дома могут быть оснащены инновационными бетонными колоннами с добавлением древесного угля, что позволит удобно хранить электроэнергию и высвобождать её по мере необходимости для нужд жильцов. Исследователи из Массачусетского технологического института создали суперконденсатор, который функционирует как батарея , но не деградирует со временем. Он изготовлен из обычных материалов и призван недорого и эффективно экономить возобновляемую энергию.
Разработчики бетонных суперконденсаторов уже представляют себе еще более замечательные области применения этой технологии . В качестве примеров можно привести зарядку электромобилей во время движения и обеспечение бесперебойного электроснабжения во время суровых погодных условий.
Руководитель проекта и профессор инженерного факультета Массачусетского технологического института Франц-Йозеф Ульм сказал: «Это своего рода передовые рубежи, на которых мы сейчас работаем с этой технологией, и мы показали, как она масштабируется. Эти два материала, объединенные здесь, потенциально могут создать решение для хранения энергии для всех и везде».
Работы
В отличие от батареи, суперконденсатор накапливает электрическую энергию непосредственно в проводящем материале , таком как электролит или соленая вода, на поверхности электрода.
Этот проводящий материал отделен от изолирующего, что препятствует свободному потоку электронов, как в электрической цепи . В результате происходит накопление – подобно статическому электричеству, которое возникает, когда вы трете воздушный шарик.
Профессор Ульм объясняет: «Здесь происходят чудеса химии. Когда вы смешиваете цемент, который любит воду, он гидрофилен, с сажей [очищенным древесным углем], который не любит воду, то сажа сначала слипается, а затем та же вода расходуется в реакции гидратации, в результате которой образуется твердый бетон».
«В результате этого потребления эти комки разрыхляются и образуют объемную проволоку по всему материалу. Эта объемная проволока присутствует повсюду, и, как следствие, мы можем накапливать огромное количество противозарядов из солевого раствора на этой объемной проволоке», — добавил профессор Ульм.
См. также : Сколько солнечных панелей и аккумуляторов нужно для питания дома?
Плюсы бетона
Естественно, бетон пористый и имеет поры, через которые он легко впитывает соленую воду. По словам профессора Ульма, он может легко это сделать с помощью углеродной проволоки, проходящей через него. Между электродами в форме диска это выглядит как печенье Oreos, которое можно легко прикрепить друг к другу в виде стопки.
Бетон и древесный уголь — широко доступные материалы, которые можно найти по всему миру. В частности, бетон невероятно популярен и потребляется в огромных масштабах, уступая по этому показателю только воде. Универсальность бетона повышается благодаря его порошкообразной форме, что позволяет адаптировать конструкции суперконденсаторов под различные области применения, как подчеркнул профессор Ульм.
Профессор Ульм отметил, что в то время как обычная литиевая батарея может заряжаться и разряжаться всего 300-500 раз , суперконденсатор может заряжаться и разряжаться бесчисленное количество раз без потери эффективности . Это объясняется тем, что суперконденсаторам не нужно преобразовывать энергию из одной формы в другую.
«Если бы у каждого в фундаменте или стенах был один из таких суперконденсаторов, подключенный к энергосистеме, мы бы говорили о настоящей интеллектуальной энергосети в том смысле, что она вовлекает всех. Каждый своим зданием вносит вклад в достижение энергетического перехода», — сказал профессор Ульм.
Другие потенциальные приложения
После того, как выяснилось, что суперконденсаторы могут обеспечить энергией дом, Ульм и его команда возлагают большие надежды на свои бетонные суперконденсаторы, которые выходят далеко за рамки простого хранения домашней энергии. Поскольку число людей, переходящих на электромобили, продолжает расти, все более заметными становятся опасения по поводу инфраструктуры для зарядки и ограниченного пробега между зарядками.
Пока профессор Ульм описывает преимущества суперконденсаторов, исследователи из Массачусетского технологического института сосредоточены на разработке самозаряжающейся дороги , которая призвана заряжать электромобиль с помощью электромагнитной индукции, как во время стоянки, так и во время движения, подобно зарядке iPhone без кабеля.
