Δύο αρχαία υλικά μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση ενός σύγχρονου ενεργειακού διλήμματος
FRANZ-JOSEF ULM, ADMIR MASIC ΚΑΙ YANG-SHAO HORN
Η αποθήκευση καθαρής
ενέργεια
ς είναι εξίσου σημαντική με τη συγκομιδή της. Δυστυχώς, η συντριπτική πλειονότητα των επαναφορτιζόμενων μπαταριών βασίζεται επί του παρόντος σε μέταλλα σπάνιων γαιών όπως το λίθιο, η εξόρυξη των οποίων είναι γεμάτη
περιβαλλοντικά και ηθικά ζητήματα
. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ωστόσο, μια πολλά υποσχόμενη εναλλακτική μπορεί να βρεθεί απλώς συνδυάζοντας δύο από τα παλαιότερα και πιο συνηθισμένα υλικά του πολιτισμού: το τσιμέντο και το μείγμα που μοιάζει με άνθρακα, γνωστό ως αιθάλη.
Όπως αναφέρεται λεπτομερώς σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 31 Ιουλίου στο
Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών
, μηχανικοί που συνεργάζονται από το MIT και το Ινστιτούτο Wyss ανακάλυψαν πρόσφατα ότι η σωστή ανάμειξη των δύο συστατικών σε νερό που εγχέεται με ηλεκτρολύτη δημιουργεί έναν ισχυρό, χαμηλού κόστους υπερπυκνωτή ικανό να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια για μελλοντική χρήση. Με λίγη περαιτέρω λεπτομέρεια και πειραματισμό, η ομάδα πιστεύει ότι το εμπλουτισμένο τσιμέντο τους θα μπορούσε κάποια μέρα να συνθέσει τμήματα των θεμελίων των κτιρίων ή ακόμα και να δημιουργήσει ασύρματη φόρτιση.
[Related: This rechargeable battery is meant to be eaten.]
Όπως οι
μπαταρίες
, οι υπερπυκνωτές αποθηκεύουν και κατευθύνουν μεγάλα αποθέματα ηλεκτρικής ενέργειας. Για να γίνει αυτό, οι σχεδιαστές εμποτίζουν δύο αγώγιμες πλάκες σε διάλυμα ηλεκτρολύτη πριν τοποθετήσουν μια μεμβράνη ανάμεσά τους. Μόλις φορτιστεί, το φράγμα στη συνέχεια εμποδίζει τα ιόντα να ταξιδεύουν μεταξύ των θετικών και αρνητικών πλακών, αποθηκεύοντας έτσι τη δυνητική ισχύ για μελλοντική χρήση.
Στην περίπτωση του νέου υλικού των ερευνητών με βάση το τσιμέντο, ωστόσο, η σχετικά υψηλή εσωτερική επιφάνεια του είναι το κλειδί για το δυναμικό υπερπυκνωτή του. Αφού συνδύασαν την εξαιρετικά αγώγιμη αιθάλη, τη σκόνη τσιμέντου και το νερό, οι ερευνητές περιμένουν να ωριμάσει το μείγμα που προκύπτει. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, το νερό δημιουργεί φυσικά μικροσκοπικά ανοίγματα τα οποία στη συνέχεια λιμάρονται από τον άνθρακα για να δημιουργήσουν φαινομενικά ένα εσωτερικό δίκτυο καλωδίωσης που μοιάζει με φράκταλ. Τοποθετήστε δύο πλάκες από αυτό το υλικό το ένα πάνω στο άλλο και διαχωρίστε τις με ένα μονωτικό στρώμα και έχετε έναν νέο υπερπυκνωτή στη διάθεσή σας.
Πίστωση:
Franz-Josef Ulm, Admir Masic και Yang-Shao Horn
Σύμφωνα με ερευνητές όπως ο συν-συγγραφέας του χαρτιού Admir Masic, το νέο υλικό είναι τόσο ελπιδοφόρο όσο και συγκινητικό—η χρήση του τσιμέντου χρονολογείται από τότε
6.500 π.Χ
ενώ η αιθάλη ήταν οι συγγραφείς του μελανιού που χρησιμοποίησαν για να γράψουν το
Κύλινδροι της Νεκράς Θάλασσας
.
«Έχετε αυτά τα υλικά ηλικίας τουλάχιστον δύο χιλιετιών που, όταν τα συνδυάζετε με συγκεκριμένο τρόπο, καταλήγετε σε ένα αγώγιμο νανοσύνθετο, και τότε τα πράγματα γίνονται πραγματικά ενδιαφέροντα», είπε ο Masic σε μια δήλωση.
Η ομάδα οραματίζεται έργα όπως τμήματα δρόμων εμποτισμένα με υλικό υπεραγωγού σκυροδέματος συνδεδεμένο με γειτονικές συστοιχίες ηλιακών συλλεκτών. Παρόμοια με τα πειραματικά έργα που ήδη βρίσκονται σε εξέλιξη στην Ευρώπη, οι ίδιοι οι δρόμοι θα μπορούσαν στη συνέχεια να αξιοποιηθούν σε οχήματα ασύρματης φόρτισης καθώς οδηγούν στην επιφάνεια. Αλλά πριν φτάσουν σε ένα τέτοιο δυνητικά επαναστατικό έργο πολιτικής μηχανικής, οι ερευνητές πρέπει να ξεκινήσουν από μικρά.
[Related: Get ready for the world’s first permanent EV-charging road.]
Για να δοκιμάσουν αρχικά το νέο τους υλικό, ο Masic και οι συνάδελφοί τους δημιούργησαν πρώτα μια τριάδα μικροσκοπικών πρωτοτύπων υπεραγωγών 1 volt, το καθένα περίπου 1 cm σε διάμετρο και 1 mm πάχος. Όταν συνδέονται μεταξύ τους, οι τρεις αγωγοί τροφοδοτούν εύκολα ένα LED 3 volt. Στο μέλλον, η ομάδα ελπίζει να κλιμακώσει τα πρωτότυπά της σε ένα παράδειγμα 12 volt συγκρίσιμο με μια μπαταρία EV και στη συνέχεια έναν υπεραγωγό 45 κυβικών μέτρων ικανό να τροφοδοτήσει υποθετικά ένα ολόκληρο σπίτι.
The post Δύο αρχαία υλικά μπορεί να βοηθήσουν στην επίλυση ενός σύγχρονου ενεργειακού διλήμματος appeared first on Popular Science.
Τα άρθρα ενδέχεται να περιέχουν συνδέσμους συνεργατών που μας επιτρέπουν να μοιραζόμαστε τα έσοδα από τυχόν αγορές που πραγματοποιούνται.
