この新しい添加剤はコンクリートスラブを高速エネルギーに変えることができます

MITの研究者によって明らかにされた画期的な発見は、エネルギーの貯蔵方法を完全に変える可能性を秘めています。 彼らは、セメントとカーボンブラックを水と組み合わせることで、コンクリートが自己集合して、住宅に電力を供給したり、電気自動車を急速充電したりできるエネルギー貯蔵スーパーキャパシタを形成できることを発見した。 この新しい研究は、メッシュ電極を廃止し、硬化プロセス全体を通じてカーボン ブラックが独自の接続された電極構造を構築できるようにすることで、エネルギー貯蔵にコンクリートを使用するという以前の研究を前進させます。

この魔法は、コンクリート中の水とセメントの反応によって起こります。 コンクリートが硬化すると、水が分岐チャネルのネットワークを形成し、カーボン ブラックがこれらのチャネルに自然に移動します。 これにより、コンクリート全体に信じられないほど大きな表面積を持つ炭素電極が形成されます。 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、これらの炭素電極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、標準のリチウム電池と比較して、高い電力密度と迅速な充放電機能を提供します。

カーボンブラックをさらに添加すると、エネルギー密度とコンクリート強度の間にトレードオフが生じますが、エネルギー貯蔵の可能性は印象的です。 ナノカーボンブラックドープコンクリートの 1,589 立方フィート (45 m3) ブロックは、約 10 kWh の電力を蓄えることができます。 この量は、平均的なアメリカの家庭の電力消費量の約 3 分の 1 をカバーするのに十分であり、まともなサイズの屋根上太陽光発電アレイと組み合わせた場合、グリッドのエネルギー料金を大幅に削減するのに十分です。

このテクノロジーの将来性をさらに高めるのは、そのスケーラビリティです。 MIT チームは、1 ボルトの小さなスーパーキャパシタから車のバッテリーのサイズに至るまで、さまざまな規模で具体的なスーパーキャパシタをテストしました。 チームは現在、より大規模なデモンストレーションのために、1,589立方フィート、10kWhのバージョンを目指しています。

このエネルギー貯蔵コンクリートは、住宅での潜在的な用途を超えて、さまざまなインフラプロジェクトにも利用できます。 道路脇のソーラーパネルや誘導充電コイルと組み合わせれば、超高速のドライブスルーワイヤレスEV充電道路が実現する可能性がある。 さらに、コンクリートスーパーキャパシタは、大規模なグリッドベースのエネルギー貯蔵施設内の動きの遅い化学電池を補完し、素早い電力の衝撃と、より低い電力レベルでのより長時間の貢献の両方を可能にする可能性があります。

ただし、解決すべき不確実性がまだいくつかあります。 コンクリートが外部の要素に耐える能力や、現場で注入して所定の位置に自己集合できるかどうかはまだ不明です。 これらの具体的なスーパーキャパシタがどのように接続され、扱われるべきかを理解することは、安全上の理由からも重要です。

全体として、この驚くべき発見は、さまざまな建物で頻繁に使用される物質であるコンクリートを利用したエネルギー貯蔵の幅広い選択肢を開きます。 研究開発が進むにつれて、インフラや建物が機能的な構造物としての現在の役割に加えて、効果的で持続可能なエネルギー貯蔵ソリューションとして機能する時代が来るかもしれません。 従来の電力源への依存を減らし、環境への影響を軽減することで、より環境に優しく持続可能な未来に向けて大きな進歩が得られる可能性があります。