توسط : محققان MIT باتری بتنی جدیدی ساخته‌اند که ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی را تا ۱۰ برابر افزایش داده و ساختمان‌ها را به پاوربانک‌های عظیم تبدیل می‌کند.
به گزارش interesting engineering، محققان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به توسعه یک باتری بتنی پیشرفته شده‌اند که می‌تواند ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی را تا ۱۰ برابر افزایش دهد و ساختمان‌ها را به پاوربانک‌های عظیم تبدیل کند. این فناوری با نام بتن کربنی رسانای الکترون (ec3) شناخته می‌شود که از ترکیب سیمان، آب، نانوکربن سیاه و الکترولیت‌ها تشکیل شده و شبکه‌ای نانومقیاس برای ذخیره انرژی ایجاد می‌کند.
بتنی که ساختمان‌ها را به باتری غول‌پیکر تبدیل می‌کند
محققان کشف کردند که نانوکربن سیاه، شبکه‌ای شبیه به فراکتال در اطراف منافذ تشکیل می‌دهد که به الکترولیت‌ها اجازه می‌دهد نفوذ کرده و جریان برقرار کنند. آن‌ها مجموعه‌ای از الکترولیت‌ها را مورد آزمایش قرار دادند و دریافتند که آب دریا نیز می‌تواند به‌خوبی عمل کند؛ موضوعی که بتن کربنی رسانای الکترون را به گزینه‌ای مناسب برای پروژه‌های ساحلی و زیرساخت‌های پشتیبان مزارع بادی فراساحلی تبدیل می‌کند.
همچنین، محققان روش افزودن الکترولیت‌ها را تغییر دادند. به‌جای خیساندن بتن پس از ساخت، الکترولیت‌ها را پیش از قالب‌گیری با آب ترکیب کردند و به این ترتیب، الکترودهایی ضخیم‌تر و مقاوم‌تر تولید شد.
بهترین نتایج در استفاده از الکترولیت‌های آلی به‌دست آمد؛ به‌طوری‌که هر متر مکعب از بتن کربنی رسانای الکترون با این نوع نمک‌ها قادر بود بیش از دو کیلووات‌ساعت انرژی ذخیره کند — میزانی که می‌تواند برق مورد نیاز یک یخچال را برای یک روز کامل تأمین کند.
«ادمیر ماسیک»، مدیر مرکز پژوهشی این طرح، می‌گوید راز اصلی موفقیت در توسعه بتن‌های چندمنظوره نهفته است:
«تیم تحقیقاتی با الهام از فناوری ساخت بتن در دوران روم باستان، روش‌های گوناگونی را برای افزایش کارایی این ماده بررسی کرد. نتایج نشان می‌دهد که افزودن الکترولیت‌های آلی می‌تواند ظرفیت ذخیره انرژی بتن را به بیش از دو کیلووات‌ساعت در هر مترمکعب برساند؛ میزانی که توان لازم برای روشن ماندن یک یخچال به مدت ۲۴ ساعت را تأمین می‌کند.»
به گفته محققان، با بهینه‌سازی ترکیب الکترولیت‌ها، حجم بتن مورد نیاز برای تأمین برق روزانه یک خانوار از حدود ۴۵ مترمکعب به تنها ۵ مترمکعب کاهش یافته است؛ حجمی که تقریباً برابر با اندازه یک دیوار در زیرزمین یک خانه معمولی است. این دستاورد راه را برای به‌کارگیری سازه‌های رایج مانند دیوارها، کف‌پوش‌ها و پل‌ها به‌عنوان سامانه‌های ذخیره انرژی کم‌هزینه هموار می‌کند.
ماسیک توضیح داد: «درک چگونگی «مونتاژ» این مواد در مقیاس نانو، کلید دستیابی به این قابلیت‌های جدید است.»
این فناوری نه‌تنها می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی برای ذخیره‌سازی انرژی‌های تجدیدپذیر در زمان‌های ابری یا شبانه عمل کند، بلکه قابلیت یکپارچه‌سازی با سازه‌های مختلف را دارد.
نمونه عملی این فناوری در قالب یک طاق کوچک ساخته شده که همزمان با تحمل بار مکانیکی، توانایی روشن کردن چراغ ال‌ای‌دی را دارد و حتی تحت فشار تغییرات نور ایجاد می‌کند که می‌تواند برای پایش سلامت سازه مورد استفاده قرار گیرد.
چشم‌انداز آینده
«دامیان استفانیوک»، نویسنده اصلی این پژوهش، می‌گوید: یکی از انگیزه‌های اصلی ما، تسهیل گذار جهانی به سوی انرژی‌های تجدیدپذیر بود:
«انرژی خورشیدی تنها در حضور نور کافی خورشید تولید می‌شود، بنابراین پرسش مهمی مطرح می‌شود: در شب یا روزهای ابری، چگونه می‌توان نیاز انرژی را تأمین کرد؟ پاسخ در یافتن روشی برای ذخیره و آزادسازی انرژی نهفته است.
تاکنون این نقش عمدتاً بر عهده باتری‌ها بوده است، اما باتری‌ها معمولاً به مواد کمیاب یا زیان‌بار برای محیط‌زیست وابسته‌اند. بنابراین، بتن کربنی رسانای الکترون می‌تواند جایگزینی پایدار و کارآمد برای آن‌ها باشد.»
«جیمز ویور»، نویسنده همکار و استاد دانشگاه کرنل، گفت: «با ترکیب فناوری نانو با یکی از مصالح کهن تمدن، درحال گشودن دری به‌سوی زیرساخت‌هایی هستیم که نه‌تنها از زندگی ما پشتیبانی می‌کنند، بلکه انرژی مورد نیاز آن را نیز تأمین می‌کنند.»
بیشتر بخوانید: بزرگ‌ترین باتری شنی جهان در فنلاند به بهره‌برداری رسید
