Das MIT-Team verwendet Zement und Ruß, um eine Batteriealternative zu entwickeln

Mar 19, 2024

von Vish Gain

Vor 6 Tagen

Image: MIT

Eine Mischung aus Zement, Ruß und Wasser kann dazu beitragen, ein Gerät zu schaffen, das die Zukunft der Batterien sein und dazu beitragen kann, die Netze stabil zu halten.

Wissenschaftler in den USA haben ein neues Gerät entwickelt, das große Mengen erneuerbarer Energie auf kostengünstige und skalierbare Weise speichern kann.

Der sogenannte Superkondensator besteht aus reichlich verfügbaren Materialien wie Zement, Wasser und Ruß (einem Material, das Holzkohlepulver ähnelt) und ist eine Alternative zu Batterien, die große Mengen Strom für eine Vielzahl von Anwendungen speichern könnten.

Dazu gehört der Einbau des Geräts in das Betonfundament eines Hauses, wo es die Energie eines ganzen Tages speichern kann, ohne dass zusätzliche Kosten für das Fundament entstehen oder die strukturelle Integrität des Hauses beeinträchtigt wird.

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT), die das Gerät entwickelt haben, sagten auch, dass der Superkondensator in Form einer Betonstraße verwendet werden könnte, die eines Tages möglicherweise das kontaktlose Aufladen von Elektroautos ermöglichen könnte, wenn sie darüber fahren.

Zement, Ruß und Wasser gehören heute zu den allgegenwärtigsten Materialien auf unserer Welt. Der Schlüssel zu den von diesem Team entwickelten Superkondensatoren ist eine Methode zur Herstellung eines Materials auf Zementbasis mit einer extrem großen inneren Oberfläche, die die Leitfähigkeit fördert.

Dieses Material – Zement gemischt mit hochleitfähigem Ruß – wird mit Wasser vermischt und aushärten gelassen. Wissenschaftler sagten, dass das Wasser bei der Reaktion mit Zement auf natürliche Weise ein verzweigtes Netzwerk von Öffnungen innerhalb der Struktur bildet und der Kohlenstoff in diese Räume wandert, um drahtartige Strukturen innerhalb des ausgehärteten Zements zu bilden.

Dies ermöglicht fraktalartige Strukturen mit heraussprossenden Ästen, die eine extrem große Oberfläche innerhalb der Grenzen eines relativ kleinen Volumens ermöglichen. Das Material wird dann in einem Elektrolytmaterial wie Kaliumchlorid getränkt, das die geladenen Teilchen liefert.

„Das Material ist faszinierend, weil es das am häufigsten verwendete künstliche Material der Welt ist, Zement, das mit Ruß kombiniert wird, einem bekannten historischen Material – die Schriftrollen vom Toten Meer wurden damit geschrieben“, sagte MIT-Professor Admir Masic, der das Papier mitverfasst hat.

„Man hat diese mindestens zwei Jahrtausende alten Materialien, und wenn man sie auf eine bestimmte Weise kombiniert, entsteht ein leitfähiges Nanokomposit, und dann wird es wirklich interessant.“

Es besteht jedoch ein Kompromiss zwischen der Speicherkapazität des Materials und seiner strukturellen Festigkeit. Die Zugabe von mehr Ruß erhöht zwar die Kapazität des Superkondensators, verringert aber auch die Festigkeit des Betons. Das Team fand einen „Sweet Spot“ bei etwa 10 Prozent Ruß.

Die Studie wurde gestern (31. Juli) im PNAS-Journal veröffentlicht. Außer Masic wurde das Papier von den MIT-Professoren Franz-Josef Ulm und Yang Shao-Horn sowie vier weiteren Personen am MIT und am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering gemeinsam verfasst.

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Vish Gain ist Journalist bei Silicon Republic

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