MITのエンジニアがセメントとカーボンブラックを組み合わせて代替バッテリーを開発

Jul 21, 2023

マサチューセッツ工科大学（MIT）の技術者らは、人類の最も普遍的な歴史的材料であるセメントとカーボンブラック（非常に細かい木炭に似ている）の2つを使用して作られた、斬新で低コストのエネルギー貯蔵システムを開発した。

研究者らは、この 2 つの材料を水と組み合わせると、電気エネルギーを貯蔵できるスーパーキャパシタ (電池の代替品) を作ることができることを発見しました。

この技術により、再生可能エネルギーの供給量が変動してもエネルギーネットワークの安定性を維持できるため、太陽光、風力、潮力などの再生可能エネルギー源の利用が促進される可能性がある。

研究者らは、スーパーキャパシタは最終的には住宅のコンクリート基礎に組み込まれる可能性があり、基礎のコストをほとんど（またはまったく）追加せずに、必要な構造強度を提供しながら、丸1日分のエネルギーを蓄えることができると述べた。

彼らはまた、電気自動車がその道路を走行するときに非接触充電を提供できるコンクリート道路を構想しています。

マサチューセッツ工科大学のアドミール・マシック教授は、「この材料は魅力的です。なぜなら、世界で最も使用されている人工材料であるセメントと、よく知られた歴史的な材料であるカーボンブラックを組み合わせたものがあるからです。死海文書はそれで書かれたのです！

少なくとも 2,000 年前の材料があり、それらを特定の方法で組み合わせると導電性ナノ複合材料が生まれ、そこから物事が本当に面白くなります。」

混合物が固まって硬化するにつれて、「水はセメントの水和反応によって体系的に消費され、カーボンのナノ粒子は疎水性（撥水性）であるため、この水和は基本的にカーボンのナノ粒子に影響を及ぼします。」と彼は説明しました。

そして、混合物が進化するにつれて、「カーボンブラックは自己集合して、接続された導電性ワイヤになる」とマシック氏は付け加えた。

このプロセスは簡単に再現でき、材料は安価で世界中のどこでも簡単に入手できます。 そして、浸透した炭素ネットワークを実現するために必要な炭素の量は非常に少量で、混合物の体積のわずか 3% です、とマシック氏は言います。

このシンプルだが革新的なテクノロジーについては、PNAS 誌に今後掲載される論文で説明されています。

マサチューセッツ工科大学のフランツ・ジョセフ・ウルム教授は、この材料で作られたスーパーキャパシタは世界の再生可能エネルギーへの移行を助ける大きな可能性があると述べた。

排出ガスのないエネルギーの主な供給源である風力、太陽光、潮力はすべて、電力使用量のピークに対応しない変動的な時間に出力を生成するため、電力を貯蔵する方法が不可欠です。

「大規模なエネルギー貯蔵に対する大きなニーズがある」とウルム氏は付け加えた、「既存の電池は高価すぎて、供給が限られているリチウムなどの材料にほとんど依存しているため、より安価な代替品が切望されている。

「セメントは遍在しているので、この分野では私たちの技術が非常に有望です」とウルム氏は結論として述べた。

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