Новое слово в строительстве: как бетон, способный хранить энергию, может изменить современную архитектуру
Инженеры разработали бетон, способный выполнять роль аккумулятора — из него можно возводить конструкции любого размера
Исследование проводилось в Технологическом университете Чалмерса, где ученые корпели над разработкой более экологичных строительных материалов, уделяя особое внимание бетону. Поскольку это наиболее широко используемый в мире материал, производство которого к тому же требует больших затрат энергии, в последнее время многие исследователи посвящали свои работы тому, как можно уменьшить углеродный след бетона. Неудивительно, что и авторы недавнего исследования придумали интересное потенциальное решение данной проблемы.
Как и в случае с обычным бетоном, все начинается со смеси на основе цемента, но с добавлением небольшого количества коротких углеродных волокон для повышения проводимости и прочности на изгиб. В смесь также включена пара сеток из углеродного волокна, одна из которых покрыта железом, чтобы действовать как анод батареи, а другая — никелем, выступая в роли катода Как два электрода батареи, они перемещают электроны вперед и назад по мере того, как устройство заряжается и разряжается.
Эта конструкция была выбрана после долгих экспериментов, во время которых команда стремилась улучшить характеристики уже существующих батарей на основе бетона, которые, по словам ученых, плохо показали себя при тестировании. Однако новый, способный осуществлять подзарядку бетон показал себя намного более практичным.
Батарея на бетонной основе достигает плотности энергии 7 Втч на квадратный метр материала, что, по словам команды, в 10 раз больше, чем у предыдущих батарей на основе бетона. Этот показатель по-прежнему намного ниже, чем у коммерческих батарей, но тот факт, что новинка сделана из бетона и потому ее можно масштабировать для формирования массивных конструкций, может помочь решить проблему ограниченной емкости.
Ученые уже предлагают всевозможные варианты использования своего изобретения, начиная со зданий, которые могут использоваться как накопители энергии. Его также можно использовать для питания светодиодов, обеспечения соединений 4G в отдаленных районах или в сочетании с солнечными панелями для питания датчиков, встроенных в бетонные конструкции, например, вдоль шоссе и мостов.
«У нас есть видение, что в будущем эта технология может позволить строить целые секции многоэтажных зданий из функционального бетона», — заявила автор исследования Эмма Чжан. «Учитывая, что на любую бетонную поверхность может быть встроен слой нашего электрода, мы говорим об огромных объемах функционального бетона».