Одно из самых больших препятствий на пути революции в области возобновляемых источников энергии - это выяснить, как хранить энергию, когда солнце не светит или ветер не дует.
Теперь ученые показали, что стандартные строительные кирпичи можно превратить в накопители энергии, потенциально превратив кирпичи в батареи, а наши дома… в гигантские батареи. Как? Покрываем их ПЕДОТом.
Не полагайтесь на литий
Хотя в последние годы на технологию литий-ионных аккумуляторов произошло резкое снижение цен, большинство экспертов согласны с тем, что они останутся слишком дорогими для крупномасштабного хранения. Относительный дефицит лития также означает, что они вряд ли смогут удовлетворить все наши потребности в энергии.
Эта (правильная) оценка привела к масштабным исследованиям альтернативных способов хранения избыточной возобновляемой энергии. Исследование исследует солевые батареи проиграть намного дешевле, или на разных динамических подходах (в синергии, например, с радиационное охлаждение)
Однако есть один потенциальный способ хранения энергии, который, похоже, все это время был у нас под носом. В статье в Nature Communicationsисследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе показали, что обычные строительные кирпичи можно обработать простой химической процедурой, чтобы обеспечить их способность аккумулировать энергию.
ПЕДОТ, покрытие для кирпичных батарей
В этом методе используется пористая структура кирпича для нанесения на весь кирпич слоя проводящего полимера, называемого PEDOT. Это превращает каждый кирпич в суперконденсатор, который похож на батарею (хотя у него более быстрое время зарядки и меньшая емкость).
Процесс исследователей включает в себя сначала промывание кирпичей парами соляной кислоты, которая проникает в поры и вступает в реакцию с оксидом железа (веществом, которое придает кирпичам красный цвет). Этот процесс превращает оксид в реакционноспособную форму железа. Последний взаимодействует с другим газом, который впрыскивается через кирпич, образуя тонкую пленку ПЕДОТ. PEDOT – это электропроводящий пластик.
Это покрытие на самом деле представляет собой «подкладку» из нановолокон, которая увеличивает энергоемкость кирпичей. PEDOT, по сути, действует как электрод.
Батареи из кирпича
Команда показала, что трех маленьких кирпичей, обработанных PEDOT, хватило бы для питания зеленого светодиода в течение 10 минут без подзарядки. Обработка позволяет загружать и выгружать кирпичи в течение 10.000 10 циклов, теряя только XNUMX% своей мощности.
ПЕДОТ, прекрасное доказательство концепции
Очевидно, что аккумуляторные блоки еще не являются готовым решением для наших потребностей в хранении энергии. Их плотность энергии составляет всего 1% от плотности энергии литий-ионных батарей.
В пресс-релизе Хулио Д'Арси, исследователь, который руководил исследованием, сказал, что 50 кирпичей, прикрепленных к солнечной панели, могут обеспечить аварийное освещение в течение 5 часов. Это далек от того, чтобы накопить достаточно энергии для все более энергоемких домов.
Существует также разумное опасение, что обработка кислотой может повлиять на целостность кирпичей до такой степени, что они не смогут формировать основные структурные компоненты здания.
Но это еще не все, и команда видит большой потенциал для роста производительности и стабильности.
Д'Арси говорит, что команда уже работает над способами превратить эти нановолокна в композитные материалы, которые могли бы увеличить емкость этих кирпичных батарей в десять раз. Другие изменения, которые уже происходят, направлены на увеличение скорости производства и снижение затрат.
Предстоит пройти еще долгий путь, но между Tesla и ее фотоэлектрическими плитками и этими аккумуляторными кирпичами будущие дома «рискуют» стать производителями, а не потребителями энергии.
