Додавання вугілля перетворило цемент в провідник, з якого можна зробити накопичувач енергії. Якщо нову технологію вдасться масштабувати, то в майбутньому будинки і дороги зможуть зберігати електрику у власному фундаменті, живлячи побутові прилади і електромобілі.
Основа бетону – цемент – сам по собі вкрай погано проводить електрику. Однак вчені з Массачусетського технологічного інституту (MIT) знайшли спосіб зробити його провідником, змішавши з технічним вуглецем. Отриманий матеріал можна використовувати для створення іоністорів — ефективних накопичувачів заряду. Це вдалося продемонструвати, жививши від такої «бетонної батареї» звичайну лампочку. Стаття Франка-Йозефа Ульма (Franz-Josef Ulm) і його колег опублікована в журналі PNAS.
Іоністори (суперконденсатори) — прості і ефективні пристрої, що займають середнє положення між конденсаторами і хімічними акумуляторами. Як у конденсаторів, у іоністорів є провідні електроди — «обкладки». Як у акумуляторів, простір між ними заповнює електроліт, що проводить електрику, розділений проникною для іонів мембраною. Подача напруги на електроди дозволяє накопичувати заряди, розділяючи їх по різні боки мембрани. При цьому використання негорючих електролітів робить таку систему досить безпечною.
Інженери та фізики постійно намагаються інтегрувати іоністори в різні структурні матеріали, включаючи бетон. Нове рішення цього завдання знайшла команда з MIT. Автори дослідження змішували цемент з трьома-чотирма відсотками технічного вуглецю (дрібний графітовий пил) і додавали воду. Сам цемент добре взаємодіє з водою, а ось вуглець гідрофобний, тому він формує згустки і нитки. Таким чином всередині затверділої структури утворилася провідна мережа.
З пари блоків такого матеріалу можна зробити електроди: вчені помістили між ними мембрани, додали електроліт (хлорид калію), отримавши невеликий, розміром приблизно з гудзик, іоністор. Далі Ульм і його колеги продемонстрували, що пристрій працює, успішно жививши від нього світлодіод. Вчені підрахували, що ємності такої «бетонної батарейки» достатньо, щоб у фундаменті типового приватного будинку (для США — середнім об’ємом 45 кубометрів) можна було накопичити до 10 кіловат-годину, чого вистачить для мешканців цього будинку на цілий день.
Особливо важливо те, що для отримання «бетонної батарейки» використовують дешеві, широко поширені матеріали, відомі з глибокої давнини. Ці процеси легко поєднувати з уже існуючим виробництвом бетонних виробів. Якщо новий підхід вдасться масштабувати, то в накопичувачі енергії можна перетворити майже будь-які будівельні споруди, включаючи дороги, що заряджають, для електромобілів і фундаменти, які накопичують енергію для вітряків. Недарма Ульм зі співавторами вже запатентував свою технологію.