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2023-08-02 14:16:48
水泥和炭黑制成新型超級電容器
2023-08-02 14:16:48 來源: 科技日報
(資料圖)
超級電容器可存儲太陽能電池板或風車一天產生的能量。
圖片來源：麻省理工學院
美國麻省理工學院的一項新研究表明，人類擁有的最普遍且歷史悠久的兩種材料——水泥和炭黑，可能是構成一種新的、低成本儲能系統的基礎。以特定的方式將它們結合在一起，會得到一種導電納米復合材料。該技術可促進太陽能、風能和潮汐能等可再生能源的使用，使能源網絡在可再生能源供應波動的情況下保持穩定。相關論文1日發表在《美國國家科學院院刊》上。
研究人員發現，這兩種材料可與水結合制成超級電容器(電池的替代品)以存儲電能。超級電容器可被安裝到房屋的混凝土地基中，在那里它可儲存一整天的能量。研究人員設想，將來建設一條混凝土道路，在電動汽車行駛時為其提供非接觸式充電。
電容器可儲存的電量取決于其導電板的總表面積。該團隊開發的新型超級電容器的關鍵是一種生產水泥基材料，這種材料具有極高的內表面積，其體積內有致密、相互連接的導電材料網絡。研究人員將高導電性的炭黑與水泥粉和水一起制成混凝土，并讓其固化。
研究團隊計算出，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儲存約10千瓦時的能量，這通常是一個家庭的日平均用電量。由于混凝土可保持其強度，因此以這種材料為基礎的房屋可儲存太陽能電池板或風車一天產生的能量，并可在需要的時候使用。而且，超級電容器的充放電速度比電池快得多。
隨著可再生能源的應用越來越多，人們對新型儲能技術的渴求也越來越強烈。可再生能源波動性大，有時太多，有時太少，需要儲能系統對能源和需求進行匹配。本文提到的新研究發現，眾里尋他千百度，原來低成本儲能系統就在燈火闌珊處——我們最為熟悉且歷史悠久的水泥和炭黑就可以制成超級電容器！價格低廉、無處不在，而且還能變換多種形態，比如鋪成道路，砌成房屋。這種新型儲能系統可幫助可再生能源得到更廣泛的應用。
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