ذخیره انرژی در سیمان؛ دیوارهای خانه شما باتری‌های نسل جدید خواهند بود!

گروهی از دانشمندان فرانسوی و اسپانیایی موفق به ساخت نوعی سیمان پیشرفته شده‌اند که می‌تواند مانند یک باتری عمل کند. این فناوری جدید باعث می‌شود هر ساختمانی بتواند انرژی الکتریکی را ذخیره و در مواقع لزوم مصرف کند، محققان امیدوار هستند با کشف این نوع سیمان، مسیر ساخت خانه‌های خودکفا در تامین انرژی هموارتر شود. جزئیات بیشتر را در . دنبال کنید.

این سیمان چطور مثل یک باتری عمل می‌کند؟

به گفته interestingengineering، محققان برای دستیابی به این فناوری، از ماده‌ای به نام متاکائولین استفاده کردند، این ماده یک ترکیب مصنوعی به دست آمده از خاک رس است و همزمان که استحکام بالایی دارد، خاصیت رسانایی یونی هم دارد. این ماده به کمک محلول‌های فعال کننده خاص به یک نوع خمیر به نام خمیر ژئوپلیمری تبدیل می‌شود که قابلیت ذخیره انرژی را پیدا می‌کند.

برای عملکرد بهتر هم درون این ترکیب از الکترودها فلزی روی و دی اکسید منگنز استفاده شده است. این الکترودها در کنار یکدیگر می‌توانند دقیقا شبیه یک باتری معمولی عمل کنند و فرایند شارژ و دشارژ را انجام دهند. در واقع به کمک این فناوری، دیوارها و ستون‌های یک ساختمان دیگر فقط برای حفظ بار سازه نیستند و در حکم یک باتری بزرگ و پنهان عمل خواهند کرد. محققان می‌گویند انرژی ذخیره شده در این سازه‌ها می‌تواند برای روشنایی داخلی، شارژ دستگاه‌های الکترونیکی و منبع اضطراری برق مورد استفاده قرار بگیرد.

مزایای باتری‌های ساختمانی نسبت به باتری‌های عادی

یکی از بزرگ‌ترین مشکلات باتری‌های معمولی، نیاز به فضای مجزا برای ذخیره انرژی است، اما این فناوری جدید باتری را به بخشی از خود ساختمان تبدیل می‌کند و عملا نیازی به فضای اضافی هم نخواهد بود. مورد بهتر اینکه این نوع باتری‌ها برخلاف باتری‌های معمولی که از مواد شیمیایی مضر و فرایندهای پرکربن ساخته می‌شوند، پایه ژئوپلیمری دارند که به محیط زیست کمتر آسیب می‌زند و در تولید آن گازهای گلخانه‌ای کمتری تولید می‌شود.

اما یکی از مهم‌تری مزایای این فناوری، دوام و ماندگاری بالای آن است. همانطور که می‌دانید، باتری‌های لیتیومی عمر مشخصی دارند و پس از چند سال لازم است که تعویض شوند، اما باتری‌های سیمانی بخشی از ساختار خود ساختمان هستند تا زمانی که ساختمان باقی بماند این باتری‌ها نیز کار می‌کنند. البته محققان هنوز موفق نشده‌اند مشکل کنترل سطح رطوبت و جلوگیری از تخریب ساختار ژئوپلیمر را برطرف کنند.

در همین رابطه بخوانید:

– نسل جدید باتری‌ها برای تولید انرژی پاک، این باتری‌ها به جای برق، با غذا کار می‌کنند!

چالش‌های پیش روی این فناوری

با وجود تمام مزایایی که گفتیم، این فناوری هنوز فاصله زیادی تا ورود به بازار و استفاده گسترده در ساختمان‌ها دارد. یکی از چالش‌های هم، حفظ تعادل میان استحکام سازه و ظرفیت ذخیره سازی انرژی است. در واقع افزایش مقدار آب در ترکیب ژئوپلیمر باعث بهبود رسانایی و عملکرد باتری می‌شود اما از طرفی همین موضوع می‌تواند مقاومت مکانیکی ماده را کاهش دهد و عمر مفید آن را در سازه‌ها کمتر کند.

مشکل بعدی مدیریت تولید گاز هیدروژن در طول چرخه‌های شارژ و دشارژ است. این پدیده می‌تواند باعث ایجاد فشار داخلی، تخریب ساختار ماده و حتی ترک خوردن دیوارهای بتنی شود. محققان به دنبال این هستند که با طراحی‌های مدولار و بخش بندی باتری در داخل سازه، این مشکل را کنترل کنند، یعنی در صورت نیاز بتوانند بخش‌های معیوب را به راحتی تعویض کنند.