Το σκυρόδεμα, το πιο διαδεδομένο δομικό υλικό στον κόσμο, ίσως σύντομα πάψει να είναι απλώς η βάση των κτιρίων μας και να εξελιχθεί σε μια «μπαταρία» ικανή να αποθηκεύει ενέργεια. Ερευνητές του MIT ανακοίνωσαν ότι πέτυχαν μια θεαματική βελτίωση στη λεγόμενη τεχνολογία ec³ (electron-conducting carbon concrete), ανεβάζοντας την αποθηκευτική της ικανότητα σχεδόν δέκα φορές σε σχέση με το 2023.
Η πρώτη εκδοχή της τεχνολογίας είχε παρουσιαστεί το 2023, όταν η ομάδα του MIT συνδύασε τσιμέντο, νερό και ανθρακόσκονη για να δημιουργήσει έναν υπερπυκνωτή. Η λογική ήταν απλή: το υλικό αυτό, αφού εμποτιστεί με ηλεκτρολύτη, μπορεί να λειτουργήσει σαν ζεύγος ηλεκτροδίων που συσσωρεύουν φορτία και αποθηκεύουν ενέργεια. Ωστόσο, τότε χρειαζόταν 45 κυβικά μέτρα υλικού για να καλυφθούν οι ημερήσιες ενεργειακές ανάγκες ενός μέσου σπιτιού.
Με τη νέα βελτίωση, η ίδια ποσότητα ενέργειας μπορεί να αποθηκευτεί σε μόλις 5 κυβικά μέτρα – περίπου τον όγκο ενός τοίχου υπογείου. Για να γίνει πιο κατανοητό, ένα μόνο κυβικό μέτρος ec³, όσο ένα μεγάλο ψυγείο, μπορεί να αποθηκεύσει πάνω από 2 kWh, αρκετή ενέργεια για να λειτουργήσει ένα ψυγείο για μία ολόκληρη μέρα.
Για να πετύχουν αυτό το άλμα, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια τεχνική υψηλής ανάλυσης, την FIB-SEM τομογραφία, ώστε να μελετήσουν τον μικροσκοπικό τρόπο με τον οποίο δικτυώνονται τα νανοσωματίδια άνθρακα στο υλικό. Στη συνέχεια, πειραματίστηκαν με διαφορετικούς ηλεκτρολύτες και πάχους ηλεκτροδίων. Το «κλειδί» βρέθηκε σε οργανικούς ηλεκτρολύτες που περιλαμβάνουν άλατα τεταρτοταγούς αμμωνίου συνδυασμένα με acetonitrile, μια αγώγιμη υγρή ουσία. Έτσι κατάφεραν να αυξήσουν την πυκνότητα ενέργειας χωρίς περίπλοκα στάδια επεξεργασίας.
Εμπνευσμένοι από τη ρωμαϊκή αρχιτεκτονική, οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα μικρό τόξο από ec³ για να αποδείξουν τη διπλή του λειτουργία: αντοχή στο βάρος και ταυτόχρονα αποθήκευση ενέργειας. Το πείραμα έδειξε ότι το τόξο μπορούσε να τροφοδοτήσει ένα LED στα 9 Volt. Μάλιστα, όταν ασκήθηκε πίεση στη δομή, το φως τρεμόπαιξε, υποδεικνύοντας μια πιθανή δυνατότητα «αυτοπαρακολούθησης». Όπως εξήγησε ο Admir Masic, επικεφαλής της μελέτης και συνδιευθυντής του ec³ hub στο MIT, αυτό σημαίνει ότι στο μέλλον ίσως να είναι δυνατόν να ανιχνεύεται σε πραγματικό χρόνο αν ένα κτίριο δέχεται πίεση από ανέμους ή άλλες καταπονήσεις, λειτουργώντας ως αισθητήρας υγείας της κατασκευής.
Η ανάπτυξη νέων τύπων μπαταριών είναι κρίσιμη για ένα ενεργειακό μέλλον που βασίζεται σε ανανεώσιμες πηγές. Ο ήλιος και ο άνεμος δεν είναι σταθερές πηγές ενέργειας· απαιτούνται λύσεις αποθήκευσης που μπορούν να δεσμεύουν την παραγόμενη ενέργεια και να την απελευθερώνουν όταν υπάρχει ανάγκη. Το ec³ μπορεί να μην φτάνει ακόμη την πυκνότητα ενέργειας των εμπορικών μπαταριών λιθίου, ωστόσο η ιδέα ότι ένα υλικό όπως το σκυρόδεμα –που χρησιμοποιείται παντού– θα μπορούσε να αποκτήσει και ενεργειακή λειτουργία, ανοίγει νέους δρόμους.
Ήδη, το ec³ έχει δοκιμαστεί και σε άλλες εφαρμογές. Στην Ιαπωνία, για παράδειγμα, χρησιμοποιήθηκε σε πλάκες πεζοδρομίου στο Σαππόρο για να θερμαίνονται οι δρόμοι τον χειμώνα, χάρη στις θερμικά αγώγιμες ιδιότητές του. Με τις τελευταίες βελτιώσεις, οι προοπτικές γίνονται ακόμη πιο εντυπωσιακές.
Οι επιστήμονες του MIT τονίζουν ότι βρισκόμαστε ακόμη στα πρώτα στάδια. Παρότι οι σημερινές μπαταρίες είναι πολύ πιο αποδοτικές σε όρους πυκνότητας ενέργειας, το ec³ δείχνει πως μπορούμε να επαναπροσδιορίσουμε ένα καθημερινό υλικό και να το καταστήσουμε πολυλειτουργικό. Ένα μέλλον όπου οι τοίχοι ενός σπιτιού θα τροφοδοτούν ηλεκτρικές συσκευές ή θα αποθηκεύουν ενέργεια από φωτοβολταϊκά δεν μοιάζει πια επιστημονική φαντασία.
[via]
