😢 Проблема: ветер, солнце и приливы служат для нас источниками возобновляемой энергии. Но генерировать мощность с их помощью можно только в определённое время, которое часто не совпадает с пиковым потреблением энергии. Например, энергию солнца можно накапливать только днём, а тратится она в основном вечером. Чтобы такое было возможно, нужны системы накопления энергии, и чем они проще и дешевле, тем лучше.
😎 Решение: энергоаккумулирующий конденсатор из цемента, сажи и воды.
🤔 Как работает: конденсатор — это устройство, которое может накапливать заряды. В нём две токопроводящие пластины, разделённые мембраной и погружённые в электролит — вещество, которое проводит ток. При подаче напряжения положительно заряженные ионы электролита собираются на отрицательно заряженной пластине, а отрицательно заряженные ионы — на положительно заряженной пластине. Получается что-то вроде бутерброда из магнитов, между которыми создаётся электрическое поле. Конденсатор может накапливать его и быстро отдавать.
Бетонный конденсатор очень прост. Когда в смесь цемента и воды добавляют сажу, вода вступает в реакцию с цементом и образует разветвлённую сеть отверстий. Благодаря этому внутренняя поверхность конденсатора имеет большую площадь. Сажа заполняет эти отверстия и создаёт плотную сеть проводящего материала внутри затвердевшего цемента. Что-то похожее получилось бы, если бы дырки в швейцарском сыре заполнили проволокой.
Для испытаний сделали крошечный бетонный конденсатор размером около 1 см в диаметре и 1 мм в толщину, который можно зарядить до 1 вольта, как одновольтовую батарейку. Три таких конденсатора успешно запитали трёхвольтовый светодиод. Это доказало, что бетонные конденсаторы работают.
🤨 И что? Теперь исследователи планируют создать более крупные версии бетонного конденсатора. Начнут с блока размером с 12-вольтовый автомобильный аккумулятор и постепенно увеличат устройство до версии размером 45 кубических метров, которая сможет снабжать энергией жилой дом.
В перспективе такие конденсаторы можно превратить в асфальтовые дороги, которые будут хранить солнечную энергию и подзаряжать проезжающие по ним электромобили. Цемент — один из самых старых и дешёвых строительных материалов, до сих пор используемых человеком, так что давно пора увеличить его пользу.
🧑💻 Кто: исследователи Массачусетского технического института и Гарвардского университета, США.
Источники: zmescience.com и pnas.org
