Возобновляемые источники энергии, такие как энергия ветра, солнца и приливов, оказывают незначительное негативное воздействие на окружающую среду, однако колебания их поставок могут быть проблемой. Теперь исследователям удалось разработать простой и недорогой суперконденсатор, способный накапливать энергию и решить эту проблему.
Конденсаторы представляют собой простые устройства, состоящие из двух электропроводящих пластин, разделенных мембраной, которые накапливают энергию. Когда к ним прикладывается напряжение, положительные и отрицательные ионы разделяются и создают электрическое поле, которое «удерживает электричество», в зависимости от площади, занимаемой пластинами. В суперконденсаторах могут храниться исключительно большие заряды.
Устройство, разработанное исследователями из Массачусетского технологического института (MIT) и Института Висса, состоит из смеси цемента, черного углерода и воды. И его огромная способность накапливать энергию связана с тем, что углерод занимает место, оставшееся после пути, по которому проходит вода при отверждении бетона. Эти структуры похожи на фракталы, что приводит к чрезвычайно большой площади поверхности, где ионы накапливаются в относительно небольшом объеме.
Читать далее:
Использование суперконденсатора
Когда суперконденсатор подключается к источнику электричества, энергия накапливается в сетях, образованных темным углеродом, а при подключении к нагрузке электрический ток снова течет и поставляет энергию. Таким образом, система может накапливать избыточную энергию из возобновляемых источников в периоды меньшего потребления и использовать ее в часы пик.
Необходимое количество технического углерода в смеси составляет всего 3% по объему. Вместимость может быть увеличена, когда структурное сопротивление бетона не так важно, с увеличением процентного содержания углерода.
Суперконденсаторы можно использовать в фундаменте домов, питающихся от солнечной энергии, и в фундаменте ветряных турбин, чтобы решить проблему флуктуации этих источников. Кроме того, смесь также может быть использована при строительстве дорог для зарядки электромобилей, а также при беспроводной зарядке сотовых телефонов.
Этот материал завораживает, потому что у вас есть самый широко используемый синтетический материал в мире, цемент в сочетании с сажей, который является хорошо известным историческим материалом — с его помощью были написаны свитки Мертвого моря. У вас есть эти материалы по крайней мере двух тысячелетий, которые при комбинировании определенным образом приводят к проводящему нанокомпозиту, и вот здесь все становится действительно интересным.
Адмир Масич, соавтор исследования, в ответ на TechExplore
Вы смотрели новые видео на YouTube цифрового взгляда? Подписывайтесь на канал!