Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT), çimento, su ve karbon karası gibi ucuz ve bol miktarda ön madde içeren kimyasallarla ölçeklenebilir bir toplu enerji depolama çözümü geliştirdi. Süper kapasitörleri, yüksek depolama kapasitesine, yüksek hızlı şarj-deşarj yeteneklerine ve yapısal güce sahiptir.
Massachusetts Institute of Technology’deki (MIT) araştırmacılar, çimento ve suyun az miktarda karbon karası ile birleştiğinde, çeşitli uygulamalar için uygun, ölçeklenebilir, toplu bir enerji depolama çözümü sağlayabilen güçlü, düşük maliyetli bir süper kapasitör oluşturduğunu keşfettiler. Yeni süper kapasitörlerin anahtarı, yüksek enerji depolama kapasitesine izin veren, yığın hacmi içinde yoğun, birbirine bağlı bir iletken malzeme ağı nedeniyle son derece yüksek bir iç yüzey alanına sahip çimento bazlı bir malzeme üretme yönteminden geliyor. Araştırmacılar bunu, karbon karasını çimento tozu ve su ile birlikte bir karışıma katarak ve sertleşmesini sağlayarak başardılar. Su, çimento ile reaksiyona girerken yapı içinde doğal olarak dallanan bir açıklık ağı oluşturur ve karbon, sertleşmiş çimento içinde iletken, tel benzeri yapılar oluşturmak için bu boşluklara göç eder.
Malzeme daha sonra karbon yapıları üzerinde biriken yüklü parçacıkları sağlayan potasyum klorür gibi standart bir elektrolit malzemesine batırıldı. Araştırmacılar, ince bir boşluk veya yalıtkan bir tabaka ile ayrılan bu malzemeden yapılmış iki elektrotun çok güçlü bir süper kapasitör oluşturduğunu buldu. Ayrıca, süzülen bir karbon ağı elde etmek için ihtiyaç duyulan karbon miktarının karışımın hacmine göre % 3 kadar az olduğuna dikkat çektiler.
MIT profesörü Admir, “Malzeme büyüleyici çünkü dünyada en çok kullanılan insan yapımı malzemeye, karbon siyahıyla birleştirilmiş çimentoya sahipsiniz, bu iyi bilinen bir tarihi malzemedir – Ölü Deniz Parşömenleri onunla yazılmıştır. En az iki bin yıllık bu malzemelere sahipsiniz, bunları belirli bir şekilde birleştirdiğinizde iletken bir nanokompozit elde edersiniz ve işte o zaman işler gerçekten ilginç hale gelir.” dedi.
Ekip, yaklaşık 3,5 metre çapında bir küpe eşdeğer olan 45 metreküp büyüklüğünde bir nanokarbon-siyah katkılı beton bloğunun yaklaşık 10 kWh enerji depolamak için yeterli kapasiteye sahip olacağını hesapladı. Bununla birlikte, malzemenin depolama kapasitesi ile yapısal dayanıklılığı arasında bir değiş tokuş olduğunu da bulmuşlardır. Daha fazla karbon siyahı eklendiğinde ortaya çıkan süper kapasitör daha fazla enerji depolayabilir, ancak beton biraz daha zayıftır. Araştırmacılar, bu nedenle, bir rüzgar türbininin temeli veya yapısal elemanları gibi uygulamalar için, karışımdaki “tatlı nokta”nın yaklaşık %10 karbon siyahı olduğunu buldu.
Araştırmacılara göre, karbon-çimento süper kapasitörlerin mevcudiyeti, ölçeklenebilirliği ve çok yönlülüğü, çok işlevli yapıların tasarımı için bir ufuk açıyor. Bu süper kapasitörleri, enerji otarşik barınakları ve elektrikli araçlar için kendi kendini şarj eden yollardan rüzgar türbinleri için aralıklı enerji depolamaya kadar hem konut hem de endüstriyel uygulamalarda toplu enerji depolama için kullanmak için büyük bir fırsat var.
İlkelerini 1 V ve 3 V süper kapasitörlerde kanıtlayan araştırmacılar, şimdi tipik bir 12 V araba aküsünün boyutundan başlayıp daha sonra 45 metreküp bir versiyona kadar uzanan bir dizi daha büyük versiyon oluşturmayı planlıyorlar. bir ev değerinde güç depolama yeteneğini göstermek için.
KAYNAK