MITチームはセメントとカーボンブラックを使用して代替バッテリーを作成

Mar 19, 2024

- アーティスト: ヴィッシュ・ゲイン

6日前

画像: MIT

セメント、カーボン ブラック、水の混合物は、バッテリーの未来となり得るデバイスの作成に役立ち、送電網の安定維持に役立ちます。

米国の科学者は、安価で拡張可能な方法で大量の再生可能エネルギーを貯蔵できる新しい装置を開発しました。

セメント、水、カーボンブラック（木炭の粉に似た材料）などの豊富に入手可能な材料で作られたいわゆるスーパーキャパシタデバイスは、さまざまな用途に大量の電気を蓄えることができる電池の代替品です。

これには、住宅のコンクリート基礎にこの装置を組み込むことが含まれており、基礎に追加費用をかけたり、住宅の構造的完全性を弱めたりすることなく、丸 1 日分のエネルギーを蓄えることができます。

この装置を開発したマサチューセッツ工科大学（MIT）の研究者らはまた、スーパーキャパシタはコンクリート道路の形で使用でき、いつか電気自動車が走行中に非接触充電を提供できるようになる可能性があると述べた。

セメント、カーボン ブラック、水は、今日世界で最も広く普及している材料の 1 つです。 このチームが開発したスーパーキャパシタの鍵となるのは、導電性を高める非常に大きな内部表面積を持つセメントベースの材料を製造する方法です。

この材料（セメントに導電性の高いカーボンブラックを混合）は、水と混合して硬化させます。 科学者らによると、水はセメントと反応す​​る際に構造内に自然に分岐した開口部のネットワークを形成し、炭素がこれらの空間に移動して硬化したセメント内にワイヤー状の構造を形成するという。

これにより、枝が生えたフラクタルのような構造が可能になり、比較的小さな体積の範囲内で非常に大きな表面積が可能になります。 次に、材料は、荷電粒子を提供する塩化カリウムなどの電解質材料に浸漬されます。

マサチューセッツ工科大学のアドミール教授は、「この材料は魅力的です。なぜなら、世界で最も使用されている人工材料であるセメントが、有名な歴史的材料であるカーボンブラックと組み合わされているからです。死海文書はそれを使って書かれたのです」と述べた。論文の共同執筆者であるマシック氏。

「少なくとも 2,000 年前の材料があり、それらを特定の方法で組み合わせると、導電性ナノ複合材料が得られます。それが本当に興味深いことになります。」

ただし、材料の貯蔵能力と構造強度の間にはトレードオフの関係があります。 カーボンブラックを追加するとスーパーキャパシタの容量が増加しますが、コンクリートの強度も低下します。 チームは、約 10% のカーボン ブラックで「スイート スポット」を発見しました。

この研究は昨日（7月31日）、PNASジャーナルに掲載されました。 この論文は、Masic 以外に、MIT 教授の Franz-Josef Ulm 氏と Yang Shao-Horn 氏、および MIT と Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering の教授 4 名が共同執筆しました。

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ヴィッシュ・ゲインはシリコンリパブリックのジャーナリストです

編集@silipublic.com

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