傳統(tǒng)材料全新結(jié)合，水泥和炭黑制成新型超級(jí)電容器|總編輯圈點(diǎn)

2023-08-02 08:55:01來源：科技日?qǐng)?bào)

【資料圖】

“超級(jí)電容器”可存儲(chǔ)太陽(yáng)能電池板或風(fēng)車一天產(chǎn)生的能量。圖片來源：麻省理工學(xué)院

科技日?qǐng)?bào)記者?張佳欣

美國(guó)麻省理工學(xué)院的一項(xiàng)新研究表明，人類擁有的最普遍且歷史悠久的兩種材料——水泥和炭黑，可能是構(gòu)成一種新的、低成本儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)。以特定的方式將它們結(jié)合在一起，會(huì)得到一種導(dǎo)電納米復(fù)合材料。該技術(shù)可促進(jìn)太陽(yáng)能、風(fēng)能和潮汐能等可再生能源的使用，使能源網(wǎng)絡(luò)在可再生能源供應(yīng)波動(dòng)的情況下保持穩(wěn)定。相關(guān)論文1日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩種材料可與水結(jié)合制成超級(jí)電容器（電池的替代品）以存儲(chǔ)電能。超級(jí)電容器可被安裝到房屋的混凝土地基中，在那里它可儲(chǔ)存一整天的能量。研究人員設(shè)想，將來建設(shè)一條混凝土道路，在電動(dòng)汽車行駛時(shí)為其提供非接觸式充電。

電容器可儲(chǔ)存的電量取決于其導(dǎo)電板的總表面積。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的新型超級(jí)電容器的關(guān)鍵是一種生產(chǎn)水泥基材料，這種材料具有極高的內(nèi)表面積，其體積內(nèi)有致密、相互連接的導(dǎo)電材料網(wǎng)絡(luò)。研究人員將高導(dǎo)電性的炭黑與水泥粉和水一起制成混凝土，并讓其固化。

研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算出，一塊45立方米大小的納米炭黑摻雜混凝土塊將有足夠的容量?jī)?chǔ)存約10千瓦時(shí)的能量，這通常是一個(gè)家庭的日平均用電量。由于混凝土可保持其強(qiáng)度，因此以這種材料為基礎(chǔ)的房屋可儲(chǔ)存太陽(yáng)能電池板或風(fēng)車一天產(chǎn)生的能量，并可在需要的時(shí)候使用。而且，超級(jí)電容器的充放電速度比電池快得多。

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隨著可再生能源的應(yīng)用越來越多，人們對(duì)新型儲(chǔ)能技術(shù)的渴求也越來越強(qiáng)烈。可再生能源波動(dòng)性大，有時(shí)太多，有時(shí)太少，需要儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)能源和需求進(jìn)行匹配。本文提到的新研究發(fā)現(xiàn)，眾里尋他千百度，原來低成本儲(chǔ)能系統(tǒng)就在燈火闌珊處——我們最為熟悉且歷史悠久的水泥和炭黑就可以制成超級(jí)電容器！價(jià)格低廉、無處不在，而且還能變換多種形態(tài)，比如鋪成道路，砌成房屋。這種新型儲(chǔ)能系統(tǒng)可幫助可再生能源得到更廣泛的應(yīng)用。

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