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水泥基電池,實現(xiàn)建筑可充電

陳述根本 · 2022-02-14 11:50

不久前,瑞典查爾姆斯理工大學(xué)提出了世界上首個水泥基電池的概念。  

其中,水泥基是指以硅酸鹽水泥為基體,以耐堿玻璃纖維通用合成纖維、各種陶瓷纖維、碳和芳綸等高性能纖維、金屬絲以及天然植物和礦物纖維為增強體,加入填料、化學(xué)助劑和水經(jīng)復(fù)合工藝構(gòu)成的復(fù)合材料。水泥基電池即通過在水泥基混合物中加入少量短碳纖維,增加了其導(dǎo)電性和抗彎強度,并通過在碳纖維網(wǎng)上進(jìn)行金屬涂層處理(陽極用鐵,陰極用鎳)來制造電極,提高了電池性能。  

這款可充電水泥基電池與之前研究中僅添加導(dǎo)電部分的混凝土不同,研究人員測試了幾種電極組合,結(jié)果發(fā)現(xiàn)鐵陽極和鎳基氧化物陰極產(chǎn)生了最好的結(jié)果。  

隨后,研究人員又用不同比例進(jìn)行試驗以找到約0.5%碳纖維的最佳混合物,從而提高了用于電解質(zhì)的水泥基混合物的電導(dǎo)率,并將金屬電鍍在碳纖維網(wǎng)格中,以分層式結(jié)構(gòu)排列電池。最終生產(chǎn)出了一種平均能量密度為每平方米7瓦時(或每升0.8瓦時)的可充電水泥基電池。  

能量密度用于表示電池的容量,也就是說,該性能已經(jīng)是早期嘗試的混凝土電池的10倍以上。雖然與商用電池相比能量密度仍然較低,但在二十層高的建筑物上,巨大的建筑體積完全可以突破這一限制。  

從應(yīng)用角度來看,研究人員設(shè)想了很多水泥基電池的應(yīng)用,包括為LED供電、在偏遠(yuǎn)地區(qū)提供4G連接以及對混凝土基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行腐蝕的陰極保護(hù)等。另外,該電池還可以與太陽能電池板相結(jié)合,為高速公路和橋梁的監(jiān)控系統(tǒng)供電,由混凝土電池供電的傳感器可以檢測出裂縫和腐蝕。  

無疑,電池可充電這一事實已然將儲能作為應(yīng)用的一種體現(xiàn),如果這一概念得到進(jìn)一步發(fā)展和商業(yè)化,其利用可能性幾乎是驚人的。這種使用結(jié)構(gòu)和建筑物作為電池的概念提供了一種通過儲存大量電力來應(yīng)對能源危機(jī)的方法,并具有帶來創(chuàng)新的潛力。以這種方式使用結(jié)構(gòu)和建筑物的概念可能是革命性的,因為它可以通過提供大量的能量存儲來為能源危機(jī)提供替代解決方案。  

泥土變電池,這是過去人們都難以想象的科技創(chuàng)新。要知道,混凝土的消耗量僅次于水,是世界上消耗量最大的材料?;炷烈呀?jīng)環(huán)繞在我們周圍的建筑環(huán)境中,研究人員一直在探索用混凝土儲存電能,從根本上把建筑物變成巨大的電池。而現(xiàn)在,從混凝土升級至水泥基,人們已經(jīng)離這樣的世界更進(jìn)一步。

編輯:李佳婷

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