El primer concepto de batería a base de cemento del mundo

Imagínese un edificio completo de concreto de 20 pisos que puede almacenar energía como una batería gigante. Gracias a una investigación única de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, esta visión puede que algún día se convierta en realidad. Científicos de la Facultad de Arquitectura e Ingeniería Civil publicaron recientemente un artículo que presenta un nuevo concepto de baterías hechas de cemento.

Una necesidad en constante crecimiento materiales de construcción sostenibles plantea un gran desafío para los científicos. La Dra. Emma Zhang, anteriormente de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, se unió al grupo de investigación del profesor Luping Tang hace unos años en la búsqueda de materiales de construcción para el futuro. Juntos, desarrollaron el primer concepto de batería de cemento recargable del mundo.

El concepto es una mezcla a base de cemento con la adición de pequeñas cantidades de fibras de carbono cortas para aumentar la conductividad y la resistencia a la flexión. Una malla metálica de fibra de carbono está incrustada en la mezcla: hierro para el ánodo y níquel para el cátodo. Después de mucha experimentación, es el prototipo que los científicos están presentando hoy.

“Los resultados de investigaciones previas sobre la tecnología de baterías de hormigón mostraron una eficiencia muy baja, por lo que nos dimos cuenta de que necesitábamos encontrar una forma diferente de producir el electrodo. Esta idea en particular que desarrollamos, que también se puede descargar, nunca se había estudiado antes. Ahora tenemos una prueba del concepto a escala de laboratorio ”, explica Emma Zhang.

La investigación de Luping Tang y Emma Zhang arrojó una batería recargable de cemento medio Densidad de energia 7 vatios por metro cuadrado (o 0,8 vatios por litro). La densidad de energía se usa para expresar la capacidad de una batería, y estimaciones modestas sugieren que la nueva batería Chalmers tiene más de 10 veces el rendimiento de las pruebas anteriores de baterías de concreto. La densidad de energía sigue siendo baja en comparación con las baterías comerciales, pero esta limitación se puede superar gracias al enorme volumen con el que se puede construir una batería utilizada en edificios.

Una clave potencial para resolver problemas de almacenamiento de energía

El hecho de que la batería sea recargable es su característica más importante, y las aplicaciones que podrían surgir si se desarrollara más el concepto serían revolucionarias. El almacenamiento de energía es una opción obvia, el monitoreo es otra. Los científicos están viendo aplicaciones que podrían incluir la alimentación de LED, proporcionar conexiones 4G en áreas remotas o protección contra la corrosión catódica en la infraestructura de concreto.

“También se puede combinar con paneles de células solares para, por ejemplo, proporcionar electricidad y convertirse en una fuente de energía para sistemas de monitoreo en carreteras o puentes donde los sensores operados por una batería de concreto podrían detectar grietas o corrosión”, sugiere Emma Zhang.

El concepto de utilizar estructuras y edificios de esta manera proporcionaría una solución alternativa a la crisis energética al garantizar una gran cantidad de energía almacenada.

El hormigón, que se fabrica mezclando cemento con otros ingredientes, es el material de construcción más utilizado en el mundo. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, esto está lejos de ser ideal, pero el potencial de agregar funciones de energía podría agregar una nueva dimensión. Emma Zhang dice: “Tenemos la visión de que, en el futuro, esta tecnología permitirá que el hormigón funcional se utilice como secciones enteras de edificios de varios pisos. Dado que una capa de este electrodo puede depositarse sobre cualquier superficie de hormigón, estamos hablando de un volumen enorme de hormigón funcional ”.

Sigue habiendo desafíos con respecto a los aspectos de la vida útil

La idea aún se encuentra en una etapa muy temprana. Los problemas técnicos que quedan por resolver antes de la comercialización de esta técnica incluyen la extensión de la vida útil. batería y el desarrollo de técnicas de reciclaje. “Dado que la infraestructura de concreto se construye típicamente durante 50 o incluso 100 años, las baterías deberían refinarse para adaptarse a esto o para ser más fáciles de reemplazar y reciclar al final de su vida útil. Por ahora, es un gran desafío desde el punto de vista técnico ”, dice Emma Zhang.

“Estamos convencidos de esto concepto hace una gran contribución para hacer posible el futuro edificio materiales con funciones adicionales, como renovables energía fuentes “- concluye Luping Tang.