あなたの次の家はコンクリートのスーパーキャパシタ基礎によって電力供給される可能性があると研究者が言う

Jul 09, 2023

マサチューセッツ工科大学（MIT）とハーバード大学の研究者は、環境問題のあるリチウムイオン電池やリチウムポリマー電池の代わりに、セメントと炭素をスーパーキャパシタに変えるという、再生可能エネルギーの大容量貯蔵に対する新しいアプローチを考案した。

「（使用された）材料は魅力的です」と、共著者のアドミール・マシック教授（MIT教授）はチームのプロジェクトについて語る。黒、それはよく知られた歴史的資料です — 死海文書はそれを使って書かれました 少なくとも 2,000 年前のこれらの材料があり、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ます。物事が本当に面白くなったとき。」

「興味深い」とは、Masic が「機能的な」という意味です。チームがセメント、カーボン ブラック、水の組み合わせによって作成したのは、電気エネルギーを貯蔵するためのスーパーキャパシタとして機能する材料です。 大規模かつ低コストで生産できるこの材料は、さまざまな建築プロジェクトで普通のコンクリートに代わる可能性があります。たとえば、住宅の基礎に使用され、規制に従って丸 1 日分のエネルギー使用量に十分な貯蔵量を提供します。チームの見積もり。

セメント スーパーキャパシタの製造は驚くほど簡単です。セメント、水、および最大 10% のカーボン ブラックの混合物を混合して硬化させ、固体ブロック内に導電性材料のネットワークを形成します。 これを塩化カリウムに浸すと、ブロックを電極に変えるのに必要な電解質が得られます。 空気または別の絶縁体によって分離された 2 つのそのような電極は、動作するスーパーキャパシタを構築します。

「厚さ 1 ミリメートルの電極から 1 メートルの電極まで増やすことができます」と共著者のフランツ・ヨーゼフ・ウルム MIT 教授は述べています。 LEDを数秒間点灯すると、家全体に電力が供給されます。」

テストでは、チームは直径1cm、厚さ1mm（それぞれ約0.4インチと0.04インチ）のコンパクトなセメントスーパーキャパシタを製造することができ、最大1Vまで充電して3V LEDを駆動するために直列に使用することができました。 次のステップは、この技術を車のバッテリーのサイズに拡張し、次に 10 キロワット時 (kWh) のエネルギーを蓄えることができる 45 立方メートル (約 45 立方ヤード) の家庭用スケールのバージョンに拡張することです。

同チームはまた、道路に使用するコンクリートを提案しており、道路脇のソーラーパネルからエネルギーを蓄え、それを無線電力システム経由で放出して、走行中に電気自動車を自動的に充電する。 この材料を加熱に使用することも可能です。炭素とコンクリートの混合物に電気を流すと加熱されます。

チームの研究は、オープンアクセス条件に基づいて米国科学アカデミー紀要 (PNAS) に掲載されています。 商品化のスケジュールは示されていない。