La miscela di calcestruzzo forma sé

I ricercatori del MIT hanno scoperto che mescolando cemento e nerofumo con acqua, il calcestruzzo risultante può autoassemblarsi in un supercondensatore che immagazzina energia. Questo supercondensatore ha la capacità di alimentare una casa o di caricare rapidamente le auto elettriche. Questo sviluppo porta lo stoccaggio dell’energia utilizzando il calcestruzzo a un livello superiore, poiché elimina la necessità di elettrodi a rete nel calcestruzzo. Invece, il nerofumo forma le proprie strutture di elettrodi collegati durante il processo di polimerizzazione.

Acqua e cemento reagiscono insieme in modo da creare una rete di canali ramificati nel calcestruzzo mentre si indurisce. Il nerofumo migra naturalmente in questi canali, formando elettrodi di carbonio con un'ampia superficie in tutto il calcestruzzo. Una volta che il calcestruzzo è immerso in un elettrolita standard, come il cloruro di potassio, questi canali agiscono come le piastre di un supercondensatore. I supercondensatori sono in grado di caricarsi e scaricarsi quasi istantaneamente, con conseguente densità di potenza e rendimento più elevati rispetto alle batterie al litio standard. Tuttavia, il compromesso è che la densità energetica è inferiore e l’aggiunta di più nerofumo indebolisce il calcestruzzo.

Questo concreto accumulatore di energia è vantaggioso perché non deve essere necessariamente piccolo. Il calcestruzzo viene generalmente utilizzato in grandi quantità per scopi di costruzione. Infatti, una casa americana media di circa 2.000 piedi quadrati utilizza circa 31 metri cubi di cemento. Il team del MIT stima che un blocco di 1.589 piedi cubi di cemento nanocarbonato drogato con nero possa immagazzinare circa 10 kWh di elettricità, sufficiente a coprire un terzo del consumo energetico di una casa americana media.

Il team del MIT ha testato questi supercondensatori di cemento su piccola scala, accendendo un LED da 3 volt utilizzando coppie di dischi di elettrodi tagliati dal cemento. Ora stanno lavorando a dimostrazioni su scala più ampia, puntando a una versione da 1.589 piedi cubi e 10 kWh. Questa tecnologia ha un potenziale significativo per varie applicazioni, tra cui l’abbinamento dei supercondensatori in calcestruzzo con pannelli solari lungo la strada e bobine di ricarica induttive per strade di ricarica wireless di veicoli elettrici. Inoltre, potrebbe essere potenzialmente utilizzato in grandi impianti di stoccaggio dell’energia basati sulla rete. Tuttavia, non è chiaro se questo calcestruzzo sia adatto per l’uso esterno o se possa essere versato in loco per autoassemblarsi. La ricerca è ad accesso aperto e pubblicata sulla rivista PNAS.