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材料科學

混凝土電池

2021-11-01 布希維克(Sophie Bushwick)
未來的混凝土建築可能兼具居住與供電的功能。
影像來源:查爾摩斯工業大學


混凝土是世界上第二常用的材料,僅次於水。它已經存在於我們周遭的建築,因此研究人員長期探索利用混凝土來儲存電力的想法,基本上就是把建築當做巨大的電池。隨著許多地方依賴風力或太陽能等再生能源,這個想法逐漸獲得重視。當風力減弱或夜幕低垂,充電電池就成為必需品,但它們通常是由有毒物質所製成,遠遠稱不上對環境友善。


實驗性混凝土電池所儲存的電量,遠小於傳統電池。但一組研究團隊在今年3月的《建築》(Buildings)期刊發表了一種充電原型材料,所儲存的電量比先前的嘗試增加了十倍以上。


人們居住在混凝土電池內,或許聽來像是天方夜譚。愛爾蘭都柏林技術大學的結構工程師柏恩(Aimee Byrne)並未參與這項研究,她評論:「你都可以用馬鈴薯來製作電池了。」今後,永續會成為關鍵,她喜歡建築兼具居住與供電的概念。


論文共同作者張艾瑪(Emma Zhang,音譯)先前在瑞典查默斯理工大學研究新的電池設計,現為瑞典三角洲科技公司的資深研發科學家,她說:「依我之見,這能為現有的建築材料增添新功能,前景相當看好。」她和同事模仿了簡單但長效的愛迪生電池設計;這種電池裡的電解質溶液會在帶正電的鎳板和帶負電的鐵板之間傳遞離子,藉此形成電位,進而產生電壓。他們嘗試把導電碳纖維摻入水泥(混凝土的主要成份),當做電解質,接著嵌進一層層的網狀碳纖維,上面有鎳或鐵塗層,其作用就像電極板。


結果證明這樣的設置可以放電並充電。柏恩說:「他們成功使此裝置得以儲存電力,我認為這是達成目標很重要的一步。」這個原型電池可持久運作,就跟它的靈感來源一樣(愛迪生電池在幾十年後依然運作),而且不會過度充電。張艾瑪補充道:「既使你胡亂使用,都無損性能。」......


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