В MIT на порядок улучшили батарею из бетона — фундамент сможет питать дом в течение суток и дольше

Учёные Массачусетского технологического института (MIT) продолжают развивать идею батареи из цемента, что обещает в корне изменить подход к строительству. Ещё в 2023 году учёные разработали проводящий электроны углеродный бетон (ec3), смешивая цемент, воду и технический углерод, превращая кирпичи, фундамент или бетонные плиты в суперконденсаторы для хранения возобновляемой энергии. Новая батарея превзошла все ожидания.

Благодаря совершенствованию технологии с возможностью изучать структурные элементы бетонной батареи в процессе работы с помощью волоконно-оптической томографии и других инструментов, ёмкость хранения энергии удалось увеличить в девять раз, что приближает технологию к практическому применению в строительстве.

Ключевые характеристики обновлённого бетона впечатляют: всего 5 м³ материала — объёмом с обычную стену подвала — достаточно для покрытия суточных энергопотребностей среднего дома. Ранее для той же цели требовалось 45 м³, что делало технологию менее привлекательной. Один кубический метр ec3, сопоставимый по размеру с холодильником, хранит более 2 кВт·ч энергии, способной обеспечить работу того же холодильника в течение суток.

Улучшения достигнуты также в процессе поиска оптимального электролита — им пропитывается слой бетона между цементными электродами с включением очищенной сажи (технического углерода). Наилучшим оказался органический электролит на основе ацетонитрила с солями четвертичного аммония, повысивший эффективность накопления энергии.

Для демонстрации возможностей бетона ec3 команда MIT вдохновилась древнеримской архитектурой и создала модель арки, включающей электроды суперконденсатора. Эта конструкция не только выдерживала соответствующие нагрузки, но и питала светодиодную подсветку на 9 В, иллюстрируя комбинацию несущей способности и энергоносителя.

При увеличении нагрузки наблюдался интересный эффект: начинал мигать светодиод, что, по словам учёных, может служить примером встроенной системы самоконтроля конструкций. В реальных строениях такое сочетание арки и батареи могло бы сигнализировать о стрессе материала от ветра или других факторов, позволяя следить за целостностью конструкции.

Проделанная работа может рассматриваться как первые шаги к переосмыслению бетона — самого распространённого материала на планете — как многофункционального элемента чистой энергетики, способствующего развитию решений для хранения солнечной и ветровой энергии.