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MIT-Wissenschaftler haben möglicherweise eine kostengünstige Möglichkeit gefunden, riesige Energiemengen in Zement zu speichern

Aug 20, 2023

Ein Team von MIT-Forschern hat einen Weg gefunden, einen Superkondensator herzustellen, indem man einfach Zement, den Bindemittelbestandteil von Beton, und ein feines Holzkohleprodukt namens Ruß mit Wasser mischt.

Besser noch, diese Mischung könnte es einem Haus ermöglichen, die Energie eines ganzen Tages in seinem Fundament zu speichern, was möglicherweise den Weg zu einer effizienten Speicherlösung für erneuerbare Energien ebnet, die nicht auf den Abbau seltener Erdmetalle angewiesen ist.

Straßen aus dem Material könnten sogar Elektroautos drahtlos antreiben, sagen die Forscher, oder Windmühlen könnten die erzeugte Energie in ihrem Sockel speichern.

„Das Material ist faszinierend“, sagte Co-Autor und MIT-Professor Admir Masic in einer Erklärung, „weil es das am häufigsten verwendete künstliche Material der Welt gibt, Zement, das mit Ruß kombiniert wird, das ist ein wohlbekanntes historisches Material.“ Material – die Schriftrollen vom Toten Meer wurden damit geschrieben.“

Zumindest ist das die Vision, die in einem neuen Artikel beschrieben wird, der in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht wurde.

Batterien und Kondensatoren erfüllen möglicherweise die gleiche Funktion der Energiespeicherung, tun dies jedoch auf grundlegend unterschiedliche Weise. Erstere können Energie durch eine chemische Reaktion linear verteilen, während Kondensatoren Energie stoßweise freisetzen, indem sie Energie als elektrostatisches Feld speichern.

Superkondensatoren bauen auf dieser Fähigkeit auf, indem sie viel schneller Energie liefern als eine durchschnittliche Batterie, was auch die Ursache ihres größten Nachteils ist: die Unfähigkeit, eine Ladung langsam abzugeben wie eine Lithium-Ionen-Batterie.

Die Forscher stellten ein Material auf Zementbasis her, das aufgrund der vielen Schichten leitfähiger Materialien im Inneren eine extrem große innere Oberfläche aufweist.

Nach dem Einweichen in eine spezielle Salzlösung könnte das resultierende Material wie ein leistungsstarker Superkondensator wirken.

„Man hat diese mindestens zwei Jahrtausende alten Materialien, und wenn man sie auf eine bestimmte Weise kombiniert, entsteht ein leitfähiges Nanokomposit, und dann wird es wirklich interessant“, sagte Masic.

Die Mischung benötigt nur drei Prozent Kohlenstoff pro Volumen, um dieses komplexe Netzwerk aus Kohlenstoffverbindungen zu erreichen.

Die Forscher fanden heraus, dass ein Block mit einer Größe von etwa 1.600 Kubikfuß (45 Kubikmeter) 10 Kilowattstunden Energie speichern könnte, was ungefähr dem durchschnittlichen Stromverbrauch eines Haushalts entspricht.

In Experimenten fingen die Forscher klein an und stellten einen 1-Volt-Superkondensator her, der ungefähr die Größe einer Knopfzellenbatterie hat, von der drei LEDs betrieben werden könnten.

Die Forscher experimentieren nun mit verschiedenen Materialmischungen, um zu optimieren, wie viel Energie gespeichert und abgegeben werden kann.

Auch wenn es noch viele Fragen zu seiner Lebensfähigkeit gibt – ob es zum Beispiel schlechtem Wetter standhält oder ob es mit der Zeit erodiert – ist es eine faszinierende neue Verwendung eines Materials, das es schon seit Tausenden von Jahren gibt.

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