Бетонные суперконденсаторы превратят здания в хранилища энергии

Учёные из Харбинского технологического института (Китай) разработали суперконденсатор на основе цемента — его можно печатать на 3D-принтере, и он сохраняет структурную прочность материала.

Проблема хранения энергии от возобновляемых источников — одна из ключевых для современной энергетики. Солнечные панели и ветрогенераторы производят много чистой энергии, но её локальное хранение обычно требует тяжёлых и дорогих аккумуляторных батарей. Суперконденсаторы решают эту задачу: они быстро накапливают и отдают энергию, выдерживают миллионы циклов зарядки.

Исследователи добились результата, смешав углеродные нанотрубки, углеродную сажу и цемент в проводящую печатную краску. С помощью 3D-принтера смесь нанесли на бетонные плиты особым узором. При гидратации цемента в матрице образовались поры с водой — они стали путями для движения заряженных ионов между электродами с минимальным сопротивлением. Тесты показали: плита с функцией хранения энергии сохраняет прочность, сопоставимую с обычным строительным бетоном. В ходе демонстрации три напечатанных устройства на одной плите зажгли ряд светодиодов.

Суперконденсатор хранит 22,52 мкВт·ч/см², выдаёт 0,49 мВт/см² при напряжении 1 В и выдерживает давление 23 МПа — это соответствует стандартам для конструкционного бетона. В ближайшем будущем технология может питать аварийное освещение, датчики безопасности или системы мониторинга состояния зданий во время отключений электричества. Главный вызов — снижение эффективности при температуре ниже −18 °C: замерзание пор тормозит движение ионов. Учёным предстоит усовершенствовать материал для эксплуатации в суровых зимних условиях.

Источник: Interesting Engineering