コンクリートミックスフォームセルフ

MIT の研究者は、セメントとカーボン ブラックを水と混合すると、得られたコンクリートが自己組織化してエネルギーを貯蔵するスーパーキャパシタになることを発見しました。 このスーパーキャパシタには、家庭や電気自動車の急速充電に電力を供給する能力があります。 この開発により、コンクリート内のメッシュ電極が不要になるため、コンクリートを使用したエネルギー貯蔵が次のレベルに進みます。 代わりに、カーボン ブラックは硬化プロセス中に独自の接続された電極構造を形成します。

水とセメントは、硬化するコンクリート内に分岐チャネルのネットワークを形成する形で反応します。 カーボン ブラックはこれらのチャネルに自然に移動し、コンクリート全体に大きな表面積を持つカーボン電極を形成します。 コンクリートが塩化カリウムなどの標準的な電解質に浸されると、これらのチャネルはスーパーキャパシタのプレートとして機能します。 スーパーキャパシタはほぼ瞬時に充電および放電できるため、標準のリチウム電池と比較して電力密度と出力が高くなります。 ただし、その代償として、エネルギー密度が低くなり、カーボンブラックを追加するとコンクリートが弱くなるということです。

この具体的なエネルギー貯蔵装置は、小型である必要がないので有利である。 コンクリートは通常、建設目的で大量に使用されます。 実際、約 2,000 平方フィートの平均的なアメリカの住宅では、約 31 立方ヤードのコンクリートが使用されています。 MITチームは、1,589立方フィートのナノカーボンブラックドープコンクリートブロックに約10kWhの電力を蓄えることができ、これはアメリカの平均的な家庭の電力消費量の3分の1をカバーするのに十分であると推定している。

MIT チームは、これらのコンクリート スーパーキャパシタを小規模でテストし、コンクリートから切り取った電極ディスクのペアを使用して 3 ボルトの LED を点灯しました。 彼らは現在、1,589立方フィート、10kWhのバージョンを目指して、より大規模な実証に取り組んでいます。 この技術は、コンクリートスーパーキャパシタと道路脇のソーラーパネルやワイヤレスEV充電道路用の誘導充電コイルとの組み合わせなど、さまざまな用途に大きな可能性を秘めています。 さらに、大規模なグリッドベースのエネルギー貯蔵施設でも使用できる可能性があります。 しかし、このコンクリートが屋外での使用に適しているかどうか、あるいは現場で注入して自己集合させることができるかどうかは不明です。 この研究はオープンアクセスであり、ジャーナル PNAS に掲載されます。