Инженерите на MIT създадоха суперкондензатор само от цимент, вода и

Инженерите на MIT сътвориха суперкондензатор единствено от цимент, вода и останки от въглищната промишленост като саждите. Суперкондензаторът е изработен от изобилни материали, които могат да съхраняват огромни количества сила. На процедура устройството може да образува основата за евтини системи, които съхраняват от време на време възобновима сила, като слънчева или вятърна сила, оповестяват от. Според ново изследване два от най-разпространените исторически материали на човечеството, цимент и сажди (които наподобяват на доста тънък въглен), могат да образуват основата за нова, евтина система за предпазване на сила. Технологията може да улесни потреблението на възобновими енергийни източници като слънчева, вятърна и приливна сила, като разреши на енергийните мрежи да останат постоянни макар съмненията в доставките на възобновима сила. Изследователите откриха, че двата материала могат да се комбинират с вода, с цел да се направи суперкондензатор - опция на батериите - който може да обезпечи предпазване на електрическа сила. Като образец, откривателите от Масачузетския софтуерен институт, създали системата, споделят, че техният суперкондензатор вероятно може да бъде вграден в бетонната основа на къща, където може да съхранява сила за през целия ден, като в същото време прибавя малко (или никакво) към цената на фундамента и към момента обезпечава нужната структурна издръжливост. Още по тематиката 8 юли 2023 23 апр 2023 Изследователите също по този начин плануват бетонен път за коли, който би могъл да обезпечи безконтактно зареждане на електрическите автомобили, до момента в който пътуват по този път. Простата, само че новаторска технология е разказана в идна публикация в списанието PNAS, в публикация на професорите от Масачузетския софтуерен институт Франц-Йозеф Улм, Адмир Масич и Янг-Шао Хорн и четирима други в MIT и в Института Wyss. По принцип кондензаторите са доста елементарни устройства, състоящи се от две електропроводими пластини, потопени в електролит и разграничени от мембрана. Когато се приложи напрежение към кондензатора, позитивно заредените йони от електролита се натрупват върху негативно заредената плоча, до момента в който позитивно заредената пластинка натрупва негативно заредени йони. Тъй като мембраната сред плочите блокира миграцията на заредени йони, това делене на зарядите основава електрическо поле сред плочите и кондензаторът се зарежда. Двете плочи могат да поддържат тази двойка заряди за известно време и по-късно да ги доставят доста бързо, когато е належащо. Суперкондензаторите са просто кондензатори, които могат да съхраняват извънредно огромни заряди. Количеството мощ, която кондензаторът може да запази, зависи от общата повърхнина на проводящите плочи. Ключът към новите суперкондензатори, създадени от този екип, идва от метода за произвеждане на материал на основата на цимент с извънредно добра вътрешна повърхнина, дължаща се на плътна, взаимосвързана мрежа от проводящ материал в неговия размер. Изследователите реализираха това посредством въвеждане на въглищните сажди – които са мощно проводими – в бетонова примес дружно с циментов прахуляк и вода и ги оставиха да се втвърдят. Водата естествено образува разклонена мрежа от отвори в структурата, до момента в който реагира с цимента, а въглеродът мигрира в тези пространства, с цел да направи сходни на тел структури в границите на втвърдения цимент. Тези структури имат система, сходна на фрактал, с по-големи разклонения, поникващи в по-малките такива. А те навлизат в още по-малко структури, завършвайки с извънредно огромна повърхнина в рамките на релативно дребен размер. След това сместа се „ накисва “ в общоприет електролитен материал, като калиев хлорид, тип сол, която обезпечава заредените частици, които се натрупват върху въглеродните структури. Два електрода, направени от този материал, разграничени от фино пространство или изолационен пласт, образуват доста мощен суперкондензатор, откриха откривателите. Двете плочи на кондензатора действат тъкмо като двата полюса на акумулаторна батерия с еквивалентно напрежение: когато е обвързвана към източник на електричество, както при батерия, силата се съхранява в плочите и по-късно, когато е обвързвана към товар, електрическият ток изтича назад, с цел да обезпечи зареждане. „ Полученият материалът е повече от вълнуващ “, счита Масич, „ тъй като имате най-използвания материал, създаден от индивида в света - цимент, който е смесен със сажди, това е добре прочут исторически материал. Свитъците от Мъртво море са написани с него. Имате тези материали на най-малко две хилядолетия, които, когато ги комбинирате по характерен метод, получавате проводим нанокомпозит и тогава нещата стават в действителност забавни “, изяснява експертът. Докато сместа се втвърдява и втвърдява, той споделя: „ Водата систематично се употребява посредством реакции на хидратация на цимента и тази хидратация визира главно въглеродните наночастици, защото те са хидрофобни (водоотблъскващи). “ Докато сместа се развива, „ саждите се самосглобяват в обвързван проводящ проводник “, споделя той. Процесът е елементарно възпроизводим с материали, които са евтини и елементарно налични на всички места по света. И нужното количество въглерод е доста малко – единствено 3 % от размера на сместа – за реализиране на просмукана въглеродна мрежа, изясни Масик. Суперкондензаторите, направени от този материал, имат огромен капацитет да подкрепят прехода на света към възобновима сила, изясни Улм. Основните беземисионни източници на сила като вятърна, слънчева и приливна сила, всички създават мощността си непостоянно. А това постоянно не подхожда на пиковете в потреблението на електрическа енергия, тъй че методите за запазване на тази сила са от значително значение. „ Има голяма потребност от огромно предпазване на сила “, сподели той, а съществуващите акумулатори са прекомерно скъпи и разчитат най-много на материали като литий, чиито доставки са лимитирани, тъй че са извънредно нужни по-евтини други възможности. „ Това е мястото, където нашата технология е извънредно обещаваща, тъй като циментът е на всички места “, споделя специалистът. Екипът пресметна, че блок от нанокарбонов прибавен бетон с размери 45 кубични метра -  еквивалентен на куб с диаметър към 3,5 метра – ще има задоволителен потенциал да съхранява към 10 киловатчаса сила, което е се смята за междинната дневна консумация на електрическа енергия за едно домакинство. Тъй като бетонът ще резервира здравината си, къща с основа, направена от този материал, може да запази сила за един ден, създадена от слънчеви панели или вятърни мелници, и да разреши да се употребява, когато е належащо. И суперкондензаторите могат да се зареждат и разреждат доста по-бързо от батериите. След серия от проби, употребявани за установяване на най-ефективните съотношения на цимент, сажди и вода, екипът показва процеса, като направи дребни суперкондензатори, с размерите на някои акумулатори с бутонни кафези, към 1 сантиметър напречен и 1 милиметър пълен, всеки от които може да бъде зареден до 1 волт, което е сравнимо с 1-волтова батерия. След това те свързаха три от тях, с цел да показват способността си да възпламенят 3-волтов светодиод (LED). След като потвърдиха правилото, в този момент те възнамеряват да изградят серия от по-големи версии, като се стартира с такива с размерите на типична 12-волтова автомобилна батерия, след което се стигне до версия с 45 кубически метра, с цел да се показва способността тази „ бетонна батерия “ да се сложи в основата на къща.