Skoro přesně před 2 lety se objevila technologie, která měnila konstrukční beton na monumentální strukturální baterie. Švédský tým Chalmers University of Technology použil sítě z uhlíkových vláken jako elektrody a příměs dalších uhlíkových vláken pro zvýšení vodivosti betonu.
Přibližně ve stejnou dobu se do věci vložil tým amerického institutu MIT, který namísto sítí z uhlíkových vláken přidal do betonu uhlíkové nanosaze (též uhlíková čerň, nanocarbon black), které se od běžných sazí liší mnohem větším poměrem povrchu k objemu a naopak mnohem nižším obsahem polycyklických aromatických uhlovodíků. Během zrání betonu pak z uhlíkových sazí vzniká struktura elektrod. Uhlíkové saze migrují do kanálků, které vytváří voda reagující s cementem.
V betonu samovolně vznikne fraktální struktura drátkovitých útvarů s velmi velkým povrchem v relativně malém objemu. Hotový beton se poté namáčí ve standardním elektrolytu, jako je chlorid draselný, čímž dojde k nahromadění elektricky nabitých částic na uhlíkové struktuře. Franz-Josef Ulm a jeho kolegové ze dvou takto vytvořených betonových desek, které odděloval prázdný prostor (nebo nevodič), sestavili velmi jednoduchý a zároveň výkonný superkapacitor (dvouvrstvý kondenzátor).
Dvě desky betonového superkapacitoru fungují jako dva póly nabíjitelné baterie. Když se takový superkapacitor propojí se zdrojem elektřiny, lze do něj uložit spoustu energie. Stejně tak je možné uloženou energii vytáhnout a poslat dál. Jak říká Ulmův kolega Admir Masic použitím velmi klasických surovin, známých tisíce let, vytvořili fascinující materiál.
Výroba betonového superkapacitoru je jednoduchá. Suroviny jsou levné a zcela snadno dostupné. Uhlíku je potřeba malé množství, jen 3 procenta z objemu vyráběné betonové směsi. Podle Ulma je tahle technologie velmi slibná jako praktické úložiště energie, jaké by se mohlo stát součástí každodenního života. Energii potřebujeme ukládat stále víc a víc. Baterie jsou přitom chronickým problémem, vzhledem k nákladům, zátěži životního prostředí a problematickým surovinám.
Badatelé spočítali, že asi 45 krychlových metrů „superkapacitorového“ betonu by mělo pojmout 10 kWh, což odpovídá průměrné denní spotřebě domácnosti. Tento beton má přitom stále víceméně stejné konstrukční vlastnosti, i když přidání více nanosazí vylepšuje superkapacitor, ale snižuje pevnost betonu. Je možné z něho vybudovat například základní desku domu. Ta by pak mohla pojmout energii ze solárních panelů nebo domácích větrných turbín, která by byla kdykoliv k dispozici. Nemluvě o tom, že superkapacitor lze obvykle nabít i vybít mnohem rychleji než baterii.
Možných aplikací je ohromné množství. Podle Ulma je velkou výhodou, že technologie funguje při prakticky jakékoliv velikosti betonu. Je možné vyrobit betonové elektrody o tloušťce jednoho milimetru a také lze udělat betonový superkapacitor z mnoha kilometrové dálnice. Jak se zdá, beton by mohl mít pozoruhodnou budoucnost.
Literatura
Diskuze:
