ec3: Електропровеждащ карбонов бетон от MIT с капацитет за съхранение на енергия

Бетонът вече изгражда нашия свят, а иновативен вариант, създаден в Масачузетския технологичен институт (MIT) – електропровеждащ карбонов бетон (ec3, произнася се „и си кубед“), обещава не само да поддържа структурите, но и да ги превърне в източници на електроенергия. Тази визия вече е една стъпка по-близо до реализация.

Какво представлява електропровеждащият карбонов бетон (ec3)?

ec3 се произвежда чрез комбиниране на цимент, вода, ултрафин карбонов черен прах и електролити, което създава проводяща „наномрежа“ в материала. Тази мрежа позволява на бетонните конструкции – като стени, тротоари и мостове – да съхраняват и отдават електрическа енергия по начин, който наподобява гигантски акумулатори. До момента технологията срещаше предизвикателства, свързани с ниско напрежение и мащабируемост. Новите постижения на изследователите от MIT обаче увеличиха капацитета за съхранение на енергия с порядък. Въз основа на подобрената версия, около пет кубични метра бетон – еквивалентът на типична стена в мазе – могат да съхраняват достатъчно енергия, за да задоволят дневните нужди на средно домакинство.

Научен пробив благодарение на 3D визуализацията

Голяма заслуга за постигнатото има използването на високорезолюционни триизмерни изображения, които помогнаха на екипа да разбере по-добре функционирането и взаимодействието на електропровеждащата карбонова мрежа в ролята ѝ на електрод с електролити. Този по-детайлен поглед към структурите и процесите в материала отключи нови възможности за оптимизация. Изследователите успяха да тестват различни видове електролити и техните концентрации, което им позволи да открият широка гама от потенциални източници за електрохимично повишаване на ефективността на ec3.

Една от най-интересните находки бе, че дори морската вода може да служи като електролит, което превръща материала в подходящ кандидат за приложения в крайбрежни и морски зони. Например, бетонът може да бъде използван като конструктивни елементи при офшорни вятърни централи, където стандартните батерии биха били трудни за поддръжка и монтиране.

Подобряване в производствения процес

Паралелно с избора и оптимизацията на електролитите, изследователите успяха да опростят начина, по който те се въвеждат в бетонната смес. Това позволява отливането на по-дебели „електроди“ в конструкцията, което от своя страна увеличава способността за съхранение на енергия на отделните елементи. С други думи, не само че материалът може да бъде по-ефективен, но и изграждането му става по-лесно и по-евтино.

Потенциални предимства и приложение

Въпреки че ec3 не може да се сравнява с конвенционалните батерии по отношение на енергийна плътност, неговата огромна предимство е възможността да бъде интегриран директно в архитектурни елементи, като същевременно запазва своята проводимост и капацитет колкото дълго съществува структурната конструкция. Това означава, че сградите и инфраструктурните обекти могат да комбинират функции на механична поддръжка и енергийно съхранение в едно цяло.

За да демонстрират как тази симбиоза между конструктивна форма и съхранение на енергия може да бъде реализирана, екипът от MIT изгради миниатюрен арковиден елемент от ec3, който успява да понесе собственото си тегло, както и допълнително натоварване, като същевременно захранва LED светлина. Този пример илюстрира потенциала на материала не само като носеща структура, но и като функционален енергоблок.

Бъдещи перспективи и въздействие

Развитието на ec3 отваря врати към изцяло нова парадигма в строителните материали и инфраструктурата на бъдещето. В условията на нарастващото търсене на устойчиви и мултифункционални решения, този тип бетон може да се използва в умни сгради, градска инфраструктура с вградени енергийни системи и съоръжения, които да поддържат възобновяеми енергийни източници, включително и офшорните вятърни паркове.

Освен това екологичният аспект на изработването на ec3 от материали като карбонов черен прах – често страничен продукт от промишленото производство – дава шанс за повторна употреба на отпадъчни материали и по този начин за намаляване на въглеродния отпечатък в строителния сектор.

В заключение, електропровеждащият карбонов бетон ec3 от MIT демонстрира как науката и инженерството могат да преобразуват едно от най-разпространените строителни вещества в интелигентен, енергийно съхраняващ материал, с потенциала да промени начина, по който мислим за и използваме градската инфраструктура. С напредъка и усъвършенстването на технологията, бъдещето на смарт градовете и устойчивата архитектура изглежда още по-бляскаво и реализуемо.