Các nhà khoa học MIT biến bê tông thành siêu tụ điện

Các nhà nghiên cứu Viện công nghệ Massachusettes (MIT) phát hiện khi trộn bê tông và muội than với nước sẽ thành một siêu tụ điện lưu trữ năng lượng.

Theo trang New Atlas, năng lượng thu được từ khối bê tông này có thể đủ cung cấp cho gia đình hoặc ô tô điện sạc nhanh.

Nhóm nghiên cứu của MIT cho biết một khối bê tông pha tạp nano carbon đen (muội than) có kích thước 45m³ sẽ lưu trữ khoảng 10kWh điện - đủ để đáp ứng khoảng 1/3 mức tiêu thụ điện năng của một hộ gia đình trung bình ở Mỹ.

Bê tông và nước, với một lượng nhỏ muội than được trộn vào, biến bê tông thành một siêu tụ điện lưu trữ năng lượng - (Ảnh: MIT).

Theo MIT, muội than sẽ hình thành các cấu trúc điện cực được kết nối của chính nó trong quá trình đông rắn với bê tông.

Quá trình này tận dụng cách mà nước và bê tông phản ứng với nhau: nước tạo thành một mạng lưới "kênh" phân nhánh trong bê tông khi nó bắt đầu cứng lại và muội than di chuyển tự nhiên vào các kênh đó.

Các kênh này thể hiện cấu trúc dạng fractal (phân dạng), các nhánh lớn hơn tách ra thành các nhánh nhỏ hơn. Điều đó tạo ra các điện cực carbon có diện tích bề mặt cực lớn, chạy khắp miếng bê tông.

Các siêu tụ điện có thể sạc và xả gần như ngay lập tức. Do đó, mật độ năng lượng và sản lượng thường cao hơn nhiều so với mức nhận được với pin lithium tiêu chuẩn.

Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm các siêu tụ điện bê tông này ở quy mô nhỏ. Họ cắt các cặp điện cực để tạo ra siêu tụ điện nhỏ 1V và sử dụng ba siêu tụ điện nhỏ này để thắp sáng đèn LED 3V. Hiện nhóm đang làm việc trên các khối có kích thước bằng pin ô tô và nhắm mục tiêu đạt 10kWh.

Giáo sư Franz-Josef Ulm của MIT, đồng tác giả nghiên cứu, gọi đây là một công nghệ siêu mở rộng: “Bạn có thể đi từ các điện cực dày 1mm đến các điện cực dày 1m. Bằng cách đó, về cơ bản bạn có thể mở rộng khả năng lưu trữ năng lượng từ việc thắp sáng một đèn LED trong vài giây đến cung cấp năng lượng cho cả ngôi nhà".

Nghiên cứu được công bố trong Kỷ yếu của Viện hàn lâm Khoa học quốc gia Mỹ (PNAS).