美国麻省理工学院(MIT)研究人员发现,只要把水泥、水与少量碳黑结合在一起,就可以制造出强大、低成本超级电容。
研究小组计算出指出,一块 45 立方米大小、约直径 3.5 米的纳米碳黑混凝土块,就有足够容量来储存约 10 kWh 能量。
麻省理工团队开发的碳黑水泥超级电容,关键在于水泥基材制程,可以打造出内里有着致密、相互连接的导电网络,也因为内部表面积相当大,带来高能量储能能力。
当水与水泥发生反应,水也会自然地形成分支网络,碳就能迁移其中,在硬化水泥塑造出导电线状结构。之后团队将材料浸泡在氯化钾电解质中,在碳结构上累积带电粒子,研究团队表示,碳网络所需的碳量也非常少,仅占混合物体积的 3%。
麻省理工学院教授 Admir Masic 表示,世界上使用最广泛的人造材料便是水泥,碳黑又是有 2,000 多年的历史材料,只要水泥与碳黑结合在一起,就可以得出一种导电纳米复合材料。
且添加更多的碳黑,超级电容就能储存更多的能量,只是混凝土强度就会减弱,因此研究得出,就跟风机底座一样,最佳平衡点是混合物中加入 10% 碳黑。研究人员表示,在住宅和工业应用中,使用新型超级电容的潜力相当高,可进行大容量储能,包括能源自给自足的庇护所、电动车充电道路,也能储存再生能源的间歇性能源。
目前团队已经在 1 V 和 3 V 超级电容证明研究原理,现在计划构建更大的版本,从一般的 12 V 汽车电池大小开始,然后发展到 45 立方米的储能规模。
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