“Ovaj beton skladišti električnu energiju”: otkriće pretvara zidove u prave punjive baterije

Francusko-španjolski tim istraživača razvio je inovativni cement sposoban pretvoriti zgrade u prave punjive baterije, obećavajući revoluciju u održivoj arhitekturi.

Tehnološki napretci brzo se izmjenjuju i transformiraju našu svakodnevicu. Nedavno je tim istraživača u Francuskoj i Španjolskoj razvio materijal sličan cementu, sposoban pohraniti energiju dok istovremeno podnosi strukturna opterećenja. Ovaj inovativni materijal mogao bi revolucionirati način na koji osmišljavamo i koristimo zgrade, pretvarajući ih u prave punjive baterije. Istraživanje koje predvodi dr. Vadim M. Kovrugin obećava brojne primjene u području održive arhitekture i upravljanja energijom.

Materijal s izvanrednim svojstvima

Razvijeni materijal je kombinacija metakaolina, sintetskog aluminosilikata dobivenog iz gline kaolinita, i specifične aktivirajuće otopine. Ova kombinacija tvori robusni geopolimer koji se, nakon integracije s elektrodama od cinka i manganovog dioksida, pretvara u visoko učinkovitu čvrstu bateriju. S kapacitetom pohranjivanja energije od približno 3,3 vat-sata po litri, ovaj sustav predstavlja značajan napredak za integraciju energetskih sustava u građevinske materijale.

Ono što ovu inovaciju razlikuje od tradicionalnih baterija jest njezina sposobnost izravne integracije u infrastrukturu, aktivno doprinoseći energetskom ekosustavu. Za razliku od tradicionalnog portland cementa, koji se obično koristi za skladištenje topline i stvara visoke emisije ugljika, geopolimerni pristup pokazuje se održivijim. Omogućuje elektrokemijsko skladištenje energije, mnogo učinkovitije od toplinskog skladištenja.

Izazovi i rješenja

Iako obećavajući, ovaj novi materijal suočava se s određenim izazovima, posebno s evolucijom vodika, što može ugroziti dugoročnu učinkovitost baterije oštećujući sučelje elektroda-elektrolit. Kako bi to riješili, istraživači su predložili modularni dizajn, omogućujući lakše održavanje i zamjenu komponenti baterije, bez ugrožavanja strukturalnog integriteta materijala.

Gubitak vode primijećen nakon 40 dana očvršćivanja također je naglasio važnost upravljanja hidratacijom i ponašanjem pri sušenju. Pretjerana dehidracija može dovesti do smanjenja elektrokemijske stabilnosti, što ukazuje da je razina hidratacije ključna za održavanje dovoljne vodljivosti. Međutim, povećanje sadržaja vode moglo bi ugroziti mehaničku čvrstoću materijala, zahtijevajući dodatnu optimizaciju sastava geopolimera i procesa očvršćivanja.

Prema energetskoj arhitekturi

Integracija sposobnosti pohrane energije u građevinske materijale mogla bi transformirati modernu arhitekturu. Ova inovacija otvara put zgradama koje ne samo da troše energiju, već je aktivno proizvode i pohranjuju. Ovaj koncept energetski samostalnih zgrada mogao bi značajno smanjiti našu ovisnost o vanjskim izvorima energije i smanjiti ugljični otisak infrastrukture.

Štoviše, ova tehnologija mogla bi biti posebno korisna u udaljenim regijama ili gusto naseljenim urbanim područjima, gdje je prostor za obnovljive izvore energije ograničen. Integrirajući kapacitete pohrane u same zidove zgrada, mogli bismo maksimizirati energetsku učinkovitost uz minimalno zauzimanje prostora.

Perspektive budućnosti

Unatoč tehničkim izazovima, perspektive koje nudi ovaj materijal su ogromne. Mogao bi poslužiti kao osnova za novu generaciju održive infrastrukture, sposobne zadovoljiti rastuće energetske zahtjeve uz smanjenje utjecaja na okoliš. Istraživači nastavljaju raditi na optimizaciji ovog materijala kako bi ga učinili održivim na velikoj skali, što bi moglo temeljno transformirati način na koji osmišljavamo zgrade i infrastrukturu.

Dok se istraživanje nastavlja, ključno je razmišljati o tome kako će ova tehnologija biti implementirana u stvarnom svijetu. Kakvi će biti ekonomski i ekološki utjecaji na velikoj skali, i kako će tvorci politika i arhitekti moći prilagoditi svoje prakse za integraciju ove inovacije?