'Baterai beton' penyembuhan diri sekarang 10 kali lebih baik-suatu hari mereka bisa menjadi kota yang berkuasa, kata para ilmuwan
Peneliti MIT telah meningkatkan jenis baru “baterai beton” dengan sepuluh kali lipat, membuka jalan bagi penggunaannya dalam memutar bangunan, jembatan, dan trotoar ke penyimpanan energi raksasa yang mampu memberi daya pada seluruh kota.
Bahannya disebut beton karbon yang melakukan pengurutan elektron-atau EC³-dan dibuat dengan menggabungkan semen, air, elektrolit cair umum dan bubuk karbon yang sangat halus yang disebut nanoskal karbon hitam.
Saat dicampur bersama, bahan -bahan menciptakan jaringan konduktif yang padat yang mampu membawa muatan listrik. Setelah diatur ke dalam beton, bahan dan apa pun yang dibangun darinya (apakah itu bangunan dan jembatan atau trotoar) dapat menyimpan dan melepaskan energi sesuai kebutuhan.
Ini adalah konsep yang dikenal sebagai penyimpanan energi superkapasitif, dan para peneliti berharap dapat menawarkan solusi yang layak untuk salah satu dari energi terbarukanTantangan terbesar: yaitu, cara menyimpan kekuatan secara lokal ketika matahari tidak bersinar atau angin tidak bertiup.
Dalam studi baru yang diterbitkan 29 September di jurnal Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional (PNA)para peneliti mengatakan mereka mencapai peningkatan sepuluh kali lipat dalam kapasitas penyimpanan energi EC³ sejak tahun 2023. Meter fiveCubic (176,5 kaki kubik) dari bahan tersebut sekarang dapat menyimpan lebih dari 10 kilowatt-jam listrik-kira-kira cukup untuk memberi daya pada rumah tangga yang khas untuk sehari.
Hanya dua tahun yang lalu, mencapai tingkat penyimpanan itu akan membutuhkan sembilan kali volume, kata tim.
“Dengan kepadatan energi yang lebih tinggi ini dan nilai yang ditunjukkan di ruang aplikasi yang lebih luas, kami sekarang memiliki alat yang kuat dan fleksibel yang dapat membantu kami mengatasi berbagai tantangan energi yang persisten,” kata penulis studi ini Damian StefaniukIlmuwan Peneliti di MIT, mengatakan dalam a penyataan.
“Salah satu motivasi terbesar kami adalah membantu memungkinkan transisi energi terbarukan. Tenaga surya, misalnya, telah datang jauh dalam hal efisiensi. Namun, itu hanya dapat menghasilkan daya ketika ada cukup sinar matahari. Jadi, pertanyaannya menjadi: bagaimana Anda memenuhi kebutuhan energi Anda di malam hari, atau pada hari -hari berawan?”
Membangun baterai
Sementara EC³ tidak cocok dengan kepadatan energi dari teknologi baterai tradisional seperti Lithium-ion (yang mengemas ratusan kali lebih banyak energi ke dalam berat atau volume yang sama), fakta bahwa ia dapat dilemparkan langsung ke komponen bangunan dan dapat bertahan selama struktur itu sendiri, tanpa mengandalkan bahan yang langka atau beracunmembuatnya sangat menarik bagi para ilmuwan.
Peningkatan kinerja baru berasal dari pemahaman yang lebih baik tentang interaksi antara jaringan karbon di dalam beton dan elektrolit dan dari perubahan bagaimana bahan dibuat.
Daripada merendam lempengan material dalam elektrolit setelah mengeras, para peneliti menambahkan elektrolit langsung ke air yang digunakan dalam campuran awal. Itu memungkinkan produksi lempengan yang lebih tebal dan lebih padat energi tanpa mengorbankan konduktivitas.
Tim juga menguji berbagai jenis elektrolit, termasuk air laut, dan menemukan beberapa opsi yang layak. Hasil terbaik berasal dari campuran garam amonium kuaterner – yang digunakan dalam desinfektan rumah tangga – dan asetonitril, pelarut konduktif yang umum dalam proses industri.
Menyalakan blok
Yang paling menarik bagi para ilmuwan adalah kesadaran bahwa hanya mengambil perubahan kecil pada bagaimana beton dibuat untuk menghasilkan EC³. Ini berpotensi membuka peluang besar dalam konstruksi berkelanjutan, di mana bahan dapat digunakan untuk mengembangkan apa yang dijuluki “beton multifungsi” yang dapat menyimpan energi, menyerap karbon dioksida dari atmosfer, dan bahkan memperbaiki dirinya sendiri.
Bahan tersebut telah diuji di Jepang untuk memanaskan trotoar dalam kondisi bersalju, menawarkan alternatif potensial untuk garam jalan. Tim sekarang bekerja menuju aplikasi dunia nyata, dari rumah yang beroperasi di luar jaringan ke ruang parkir dan jalan yang suatu hari nanti bisa mengisi daya kendaraan listrik.
“Yang paling menggairahkan kita adalah bahwa kita telah mengambil materi yang sama konkretnya dan menunjukkan bahwa itu dapat melakukan sesuatu yang sama sekali baru,” rekan penulis studi James WeaverAssociate Professor Sains dan Teknik Bahan di Universitas Cornell, mengatakan dalam pernyataan itu.
“Dengan menggabungkan nanosains modern dengan blok bangunan peradaban kuno, kami membuka pintu untuk infrastruktur yang tidak hanya mendukung kehidupan kami, tetapi juga memberi kekuatan kepada mereka.”
