By Бетон є другим (після води) найбільш використовуваним матеріалом. Оскільки наше оточення переповнене бетонними конструкціями, дослідники вирішили перевірити, чи можна застосувати їх для накопичення електричної енергії, тобто перетворити будівлі у величезні акумулятори. Така ідея набуває популярності, оскільки в багатьох місцях щораз поширенішим стає використання енергії з відновлювальних джерел, як-от вітер і сонце. Акумулятори необхідні, коли припиняється рух повітря й наступає темрява. Але їх часто виробляють із токсичних субстанцій, які не є нейтральними для довкілля – пише Софі Бушвік у журналі Scientific American.
Експериментальні акумулятори з бетону спроможні накопичити лиш невеличку частку енергії від тої, яка зберігається в конвенціональних акумуляторах. Нещодавно одна з груп опублікувала в часописі Buildings опис прототипного рішення, яке дало змогу збільшити аж удесятеро місткість бетонних акумуляторів, якщо порівняти з тим, що було раніше.
Бетонний акумулятор із людьми, що живуть всередині нього, можна вважати недоречністю. Втім, “можна ж зробити батарейку з картоплини”, переконує Аймі Бирн,інженерка-будівельницяіз Технологічного університету Дубліна, яка не брала участі в описуваних дослідженнях. Її захоплює бачення будинків, які, виконуючи умови зрівноваженого розвитку, не будуть джерелом відходів, а забезпечать збереженняй зарядять необхідне домашнє електронне обладнання.
“Ми запропонували розширення функцій сучасних будівельних матеріалів, які, на мою думку, мають перспективний вигляд”, – пояснює Емма Жанг, співавторка статті, яка працює над новими проєктами акумуляторів у Технічному університеті Чалмерса, що у Швеції, і водночас є спеціалісткою з питань наукового розвитку у фірмі Delta of Sweden. Разом зі своїми співробітниками вона вирішила виготовити бетонний відповідник простого, але надійного акумулятора Едісона, у якому рідкий електроліт проводить іони поміж позитивним електродом (нікелева пластина) і негативним електродом (залізна пластина), даючи змогу відбуватися реакції під час заряджання й розряджання. Дослідники замінили електроліт бетоном, що містить цемент (головний складник бетону) і вуглецеві волокна. Електроди зробили із сітки із вуглецевих волокон, покритих нікелем або залізом.
Вимірюванняпрототипу підтвердили можливість накопичення і вивільнення енергії. “Той факт, що вдалося певною мірою зарядити таку систему, є важливим кроком до досягнення визначеної мети”,– переконує Бирн. Жанг підкреслює, що створений у такий спосіб прототип є дуже стабільний, як і акумулятори Едісона, що можуть функціонувати десятиліттями й залишатися стійкими до перевантажень: “У випадку тих акумуляторів умови праці можуть змінюватися в широкому діапазоні, не призводячи до деградації системи”.
Хоч місткість прототипу вдесятеро більша, ніж у попередніх систем такого типу, його параметри все ще є незадовільними: 200 м2 бетону “дають змогу накопичити лише 8 % електричної енергії, яка використовується щодня в пересічному домогосподарстві”, пояснює Жанг.
Цього замало, щоб конкурувати із використовуваними заразакумуляторами. “Ми можемо отримувати міліампери (з бетонних акумуляторів), а не ампери,– визнає Бирн. – Стан зарядженості утримується годинами, а не днями”. Та все-таки вона переконує, що “бетонні акумулятори перебувають на більш ранньому етапі розвитку, якщо порівняти з акумуляторами інших конструкцій”.
Перші акумулятори, зокрема й винайдені Томасом Едісоном, мали просту будову й були важкими. Упродовж майже 100 років дослідники експериментували з новими матеріалами й конструкціями, що уможливило виникнення сучасних невеликих і містких систем. Бирн натякає, що такий шлях можуть пройти й бетонні акумулятори. “Річ у тім, що ідея сягає в далеке майбутнє,– пояснює Бирн. – Ми вирушаємо в довгу подорож”.
