Представьте, что вы подключаетесь к своему кирпичному дому.
Согласно новому исследованию Вашингтонского университета в Сент-Луисе, красный кирпич - один из самых дешевых и наиболее привычных строительных материалов в мире - может быть преобразован в накопители энергии, которые можно заряжать для хранения электроэнергии, как батарею.
Кирпич использовался в стенах и зданиях на протяжении тысячелетий, но редко находил его пригодным для какого-либо другого использования. Теперь химики из отдела искусств и наук разработали метод изготовления или модификации «умных кирпичей», которые могут хранить энергию до тех пор, пока она не потребуется для питания устройств. Доказательство концепции, опубликованное 11 августа в Nature Communications, показывает, что кирпич напрямую питает зеленый светодиод.
«Наш метод работает с обычным кирпичом или переработанным кирпичом, и мы также можем делать наши собственные кирпичи», - сказал Хулио Д'Арси, доцент кафедры химии. «На самом деле работа, которую мы опубликовали в Nature Communications, основана на кирпичах, которые мы купили в Home Depot прямо здесь, в Брентвуде (Миссури); каждый кирпич стоил 65 центов».
Стены и здания из кирпича уже занимают много места, которое можно было бы лучше использовать, если бы ему было выделено дополнительное место для хранения электроэнергии. В то время как некоторые архитекторы и дизайнеры признали способность скромного кирпича поглощать и сохранять солнечное тепло, это первый случай, когда кто-либо пытался использовать кирпичи в качестве чего-то большего, чем тепловая масса для обогрева и охлаждения..
Д'Арси и его коллеги, в том числе аспирант Вашингтонского университета Хунмин Ван, первый автор нового исследования, показали, как превратить красные кирпичи в тип накопителя энергии, называемый суперконденсатором.
В данной работе мы разработали покрытие из проводящего полимера ПЭДОТ, состоящего из нановолокон, проникающих во внутреннюю пористую сетку кирпича; полимерное покрытие остается в кирпиче и выполняет функцию ионной губки. который хранит и проводит электричество», - сказал Д'Арси.
Красный пигмент кирпича - оксид железа или ржавчина - необходим для запуска реакции полимеризации. Расчеты авторов показывают, что стены из этих энергоаккумулирующих кирпичей могут хранить значительное количество энергии.
«Кирпичи с покрытием PEDOT являются идеальными строительными блоками, которые могут обеспечить питание для аварийного освещения», - сказал Д'Арси. «Мы предполагаем, что это может стать реальностью, когда вы соедините наши блоки с солнечными батареями - для этого может потребоваться 50 блоков в непосредственной близости от нагрузки. Эти 50 блоков обеспечат питание аварийного освещения на пять часов».
"Кроме того, кирпичная стена, служащая суперконденсатором, может быть перезаряжена сотни тысяч раз в течение часа. Если вы соедините пару кирпичей, датчики микроэлектроники будут легко запитаны."