水泥和導電炭黑是人類歷史上使用最普遍的兩種材料?，F(xiàn)在，科學家們說，它們還可以為未來的能源消耗提供支持。麻省理工學院的研究人員找到了一種方法，通過混合 水泥、水和導電炭黑，創(chuàng)造出一種創(chuàng)新的儲能材料。這種設(shè)計具有可擴展性，可用于將道路或建筑物轉(zhuǎn)化為可再生能源。 科學家們說，新設(shè)計背后的秘密在于混合基礎(chǔ)材料生產(chǎn)超級電容器的方法。

研究人員已經(jīng)嘗試通過將 混凝土與石墨烯基碳納米管混合，賦予結(jié)構(gòu)材料類似電池的特性。然而，納米管的生產(chǎn)成本高昂，且不易在現(xiàn)實世界中推廣應用。另一方面，導電炭黑是 煤炭、植物物質(zhì)或燃料不完全燃燒產(chǎn)生的一種材料，由于其供應充足，它提供了一種比納米管更具成本效益的替代品。

研究小組發(fā)現(xiàn)，碳黑與水和 水泥混合后，會形成"分形"的電子導電網(wǎng)絡(luò)。然后，他們將最終產(chǎn)品制成厚 1 毫米、寬 10 毫米的小板，并將其包裹在標準電解質(zhì)材料氯化鉀膜中，形成類似三明治的結(jié)構(gòu)。

 科學家們說，由這種材料制成的兩個電極被絕緣層隔開，從而形成了一個非常強大的超級電容器。供電時，電極板可以點亮一系列 LED 燈。研究小組認為，這種新材料可以集成到道路或建筑物中，儲存足夠使用一天的能量。

即使基礎(chǔ)混合物能起到超級電容器的作用，要保持其儲能能力和結(jié)構(gòu)強度仍然是一個挑戰(zhàn)。添加更多的導電炭黑會增加儲存的能量，但 混凝土會變得更脆弱。研究人員發(fā)現(xiàn)，對于地基或其他結(jié)構(gòu)元素來說，最理想的混合比例是使用 10% 左右的導電炭黑。

當結(jié)構(gòu)強度不是問題時，可以增加導電炭黑的用量，從而制造出更強大的超級電容器。麻省理工學院的土木工程師弗朗茨-約瑟夫-烏爾姆和他的同事們目前正在努力開發(fā)一種相當于 12V 電池的汽車應用產(chǎn)品。原型可在大約 18 個月內(nèi)問世，它也可以作為家庭儲能的元素磚。