Cegły, które mogą magazynować energię
Według nowych badań przeprowadzonych na Washington University w St. Louis, czerwone cegły – jedne z najtańszych i najbardziej znanych materiałów budowlanych na świecie – można łatwo przekształcić w jednostki magazynujące energię, które można ładować podobnie jak baterie.
Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis przeprowadzili eksperymenty z wykorzystaniem cegieł budowlanych w roli nośnika i magazynu energii elektrycznej. Dzięki wykorzystaniu zjawiska polaryzacji udało się przepuścić przez nie prąd i zasilić niewielką diodę LED. Materiały tego typu mogą sprawdzić się do budowy inteligentnych domów wyposażonych w innowacyjne technologie do gromadzenia i przesyłania energii.
– Opracowaliśmy powłokę z przewodzącego polimeru PEDOT, która składa się z nanowłókien wnikających w wewnętrzną, porowatą sieć cegły. Powłoka polimerowa pozostaje wewnątrz cegły i służy jako gąbka jonowa, która przechowuje i przewodzi prąd – tłumaczy Julio D’Arcy, docent na Wydziale Chemii w Uniwersytecie Waszyngtona w St. Louis.
Wykorzystanie cegieł w roli nośnika energii pozwoli zmienić podejście do budowania ekologicznych, niskoemisyjnych domów. Choć ich stosunek masy całkowitej do maksymalnej pojemności nie jest tak korzystny jak w przypadku klasycznych baterii wykorzystywanych w przydomowych kolektorach słonecznych, pełnią podwójną funkcję – mogą sprawdzić się zarówno w roli konstrukcji nośnej, jak i wszechstronnego magazynu energii.
Baterie tego typu mają także znacznie mniejszy wpływ na środowisko naturalne, ulegają wolniejszej degradacji, a koszt ich wytworzenia będzie zauważalnie niższy niż typowych banków energii wykorzystywanych do przechowywania energii ze źródeł odnawialnych.
– Nasza metoda działa ze zwykłą cegłą lub cegłami pochodzącymi z recyklingu, możemy również wykonać własne cegły – wskazuje Julio D’Arcy. – Praca, którą opublikowaliśmy w „Nature Communications”, opiera się na cegłach zakupionych w markecie po 65 centów.
Wstępne testy laboratoryjne wykazały, że „ceglane” baterie znacznie lepiej znoszą ekstremalne warunki atmosferyczne niż klasyczne ogniwa. Mogą pracować zarówno przy mrozie dochodzącym do -40 stopni Celsjusza, jak i w upalne lato, kiedy powietrze wokół budynku rozgrzewa się do 60 stopni Celsjusza. Ponadto wykazują pełną sprawność operacyjną po zanurzeniu w wodzie. Oznacza to, że sprawdzą się praktycznie na każdej szerokości geograficznej oraz w każdej strefie klimatycznej.
Za wykorzystaniem cegieł z powłoką PEDOT do zasilania ekologicznych domów przemawia także błyskawiczny czas ładowania. Badania laboratoryjne wykazały, że dziesięciosekundowa sesja ładowania pozwala zasilać oświetlenie LED przez 10 minut bez przerwy. 50 takich cegieł z ogniwami słonecznymi umożliwiłoby zasilanie oświetlenia awaryjnego przez pięć godzin. Ogniwa tego typu można także bardzo łatwo rozbudowywać i tworzyć rozległe magazyny energii składające się z wielu ścian. Tym samym zeroemisyjne domy mogłyby przechowywać duże ilości energii elektrycznej bez konieczności budowania oddzielnych pomieszczeń na baterie, gdyż te byłyby ukryte w konstrukcji budynku.
Materiał tego typu ułatwiłby także projektowanie inteligentnych domów o wysokim stopniu wyspecjalizowania, w których montuje się wiele czujników czy kamer wymagających źródła zasilania. Dziś urządzenia tego typu podłącza się do gniazdka bądź zasila bateryjnie, a dzięki zastosowaniu cegieł z powłoką PEDOT energia mogłaby być pobierana bezpośrednio ze ściany budynku, bez konieczności instalowania skomplikowanego systemu kabli.
Źródło: Newseria, Washington University in St.Louis
