Formas de mezcla de concreto

Investigadores del MIT han descubierto que al mezclar cemento y negro de humo con agua, el hormigón resultante puede autoensamblarse formando un supercondensador de almacenamiento de energía. Este supercondensador tiene la capacidad de alimentar una casa o cargar rápidamente coches eléctricos. Este desarrollo lleva el almacenamiento de energía utilizando hormigón al siguiente nivel, ya que elimina la necesidad de electrodos de malla en el hormigón. En cambio, el negro de humo forma sus propias estructuras de electrodos conectados durante el proceso de curado.

El agua y el cemento reaccionan juntos de una manera que crea una red de canales ramificados en el hormigón a medida que se endurece. El negro de carbón migra naturalmente a estos canales, formando electrodos de carbón con una gran superficie en todo el concreto. Una vez que el hormigón se baña en un electrolito estándar, como el cloruro de potasio, estos canales actúan como placas de un supercondensador. Los supercondensadores pueden cargarse y descargarse casi instantáneamente, lo que da como resultado una mayor densidad de potencia y salida en comparación con las baterías de litio estándar. Sin embargo, la desventaja es que la densidad de energía es menor y agregar más negro de carbón debilita el concreto.

Este dispositivo concreto de almacenamiento de energía es ventajoso porque no necesita ser pequeño. El hormigón se utiliza normalmente en grandes cantidades para fines de construcción. De hecho, una casa estadounidense promedio de aproximadamente 2000 pies cuadrados utiliza aproximadamente 31 yardas cúbicas de concreto. El equipo del MIT estima que un bloque de 1.589 pies cúbicos de hormigón dopado con nanocarbono negro puede almacenar alrededor de 10 kWh de electricidad, lo que es suficiente para cubrir un tercio del consumo de energía de un hogar estadounidense promedio.

El equipo del MIT ha probado estos supercondensadores de hormigón a pequeña escala, encendiendo un LED de 3 voltios utilizando pares de discos de electrodos cortados del hormigón. Ahora están trabajando en demostraciones a mayor escala, con el objetivo de lograr una versión de 1,589 pies cúbicos y 10 kWh. Esta tecnología tiene un potencial significativo para diversas aplicaciones, incluido el emparejamiento de supercondensadores de hormigón con paneles solares en las carreteras y bobinas de carga inductiva para carreteras de carga inalámbrica de vehículos eléctricos. Además, podría utilizarse potencialmente en grandes instalaciones de almacenamiento de energía basadas en redes. Sin embargo, no está claro si este hormigón sería adecuado para uso en exteriores o si se puede verter in situ para autoensamblarlo. La investigación es de acceso abierto y está publicada en la revista PNAS.