Ich uwagę przykuło dobrze znane połączenie, bo składające się z cementu, wody, soli i sadzy. Taka mieszanka była już w czasach starożytnych wykorzystywana do wyrabiania betonu. Niejednokrotnie poruszaliśmy ten temat w związku z jego wyjątkową wytrzymałością i faktem, że przetrwał tysiące lat w niemal nienaruszonym stanie.
Tym razem chodzi jednak o coś innego, jak wyjaśniają autorzy publikacji zamieszczonej na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences. Ich celem było znalezienie jak najwydajniejszych sposobów na magazynowanie energii pochodzącej z odnawialnych źródeł. Te są oczywiście wysoce ekologiczne, lecz wiąże się z nimi pewien kluczowy problem: ich regularność jest relatywnie niska.
W praktyce oznacza to, że panele słoneczne nie dostarczą nam energii nocą, a w okresie jesienno-zimowym jej ilości będą zauważalnie mniejsze niż wiosną i latem. Z kolei turbiny wiatrowe zawiodą, jeśli podmuchy staną się zbyt słabe. Zdarza się też, że warunki solarne i wietrzne są na tyle dogodne, iż produkowanej energii jest nawet więcej niż wynosi zapotrzebowanie na daną chwilę. W takich okolicznościach przydatne byłyby technologie pozwalające na magazynowanie nadwyżek i wykorzystywanie ich, gdy stanie się to konieczne.
Materiał składający się z cementu, wody, soli i sadzy może zostać wykorzystany do tworzenia sporych rozmiarów betonowych superkondensatorów
Niestety, obecnie dostępne akumulatory są drogie, ponieważ w większości przypadków opierają się na trudno dostępnych, a przez to drogich metalach. Z tego względu naukowcy z MIT (Massachusetts Institute of Technology) wyszli z bardzo oryginalną propozycją. W jej myśl można byłoby wykorzystać coś w rodzaju superkondensatora zbudowanego na bazie cementu wymieszanego z sadzą powstałą na przykład na skutek spalania biomasy.
Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, węgiel jest wysoce przewodzący i ma wysoki stosunek powierzchni do objętości, dlatego świetnie sprawdza się w tworzeniu kondensatorów. Po zmieszaniu z cementem i wodą podąża za kanałami, które woda tworzy w cemencie. W takich okolicznościach powstaje przewodząca sieć, która tężeje i utrzymuje się w betonowej strukturze.
Jak w ogóle działają kondensatory? Kluczem okazuje się oddzielenie dwóch płytek przewodzących, co sprawia, że ładunek nie może się między nimi przemieścić. Do magazynowania energii konieczne jest nadanie jednej płycie ładunku dodatniego, podczas gry drugiej – ujemnego. Zamknięty przełącznik tworzy obwód, a ładunki przepływają, wytwarzając energię elektryczną. Takie rozwiązanie w małej skali nie pozwala na przechowywanie dużych ilości energii, lecz przy odpowiednio dużych rozmiarach możemy mówić o bardziej imponujących możliwościach.
Biorąc pod uwagę to, jak powszechnie wykorzystujemy beton w codziennym życiu, taka konstrukcja mogłaby być bardzo łatwa w implementacji. Betonowy budynek mógłby stać się gigantycznym akumulatorem przechowującym energię. Aby tak się stało, beton musi być nasączony elektrolitami. Naukowcy proponują wykorzystywanie w tym celu chlorku potasu, który jest stosunkowo łatwo dostępny. Jak na razie takie rozwiązanie posłużyło do stworzenia superkondensatorów wielkości guzika, która pozwalają na rozświetlenie 3-woltowych diod LED. Jak dodają sami zainteresowani, średniej wielkości dom mógłby przechowywać około 10 kWh energii.