混凝土建筑转换为大型充电电池

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事件

查尔默斯理工大学的科学家正在开发可持续性的建筑材料，尤其是针对混凝土的研究。作为世界上使用最广泛的材料，同时也是一种典型的能源密集型生产材料，目前已有很多关于如何减少混凝土碳足迹的研究。由查尔默斯理工大学建筑与土木工程系教授 Luping Tang 和瑞典工程技术公司 Delta 的高级开发科学家 Emma Zhang 共同进行的这项新研究，提出了一个有趣的潜在解决方案。

跟普通混凝土一样，这项研究从以水泥为基础的混合物开始，加入少量短碳纤维以增加材料导电性和抗弯强度。除此之外，科学家们还在混合材料中还加入了一对碳纤维网，一张网涂上铁作为电池的阳极，另一张涂上镍作为阴极，用这两张碳纤维网作为电池的两个电极，让电子在设备充放电时来回穿梭。

混凝土电池的能量密度为每平方材料7 Wh，虽然目前仍远远低于商业电池，但它是由混凝土制成，其可以按比例扩大形成巨大的结构，以产生更多的电力。假设我们有一幢八层的公寓楼，其混凝土板地板面积约为 17000 平方英尺，则该建筑将能够存储约 11 千瓦时的能量，可供一只75瓦灯泡持续一个月的时间内每晚使用四个小时。

科学家们设想了创新电池的各种用途。除了作为建筑能源存储设备之外，它还可以为LED供电、在偏远地区提供4G连接、或跟太阳能电池板结合，为混凝土结构中的传感器供电等。研究者 Emma Zhang 表示她们希望该技术在未来运用于建筑施工中，并借由此普及开来。

该团队指出，目前这一技术还处于研究的早期阶段，他们还需要解决比如电池寿命在内的一些技术问题。科学家们需要研究出如何让电池延长续航时间，或者想出一种方法在电池损耗后提取并替换它们。不管怎样，科学家们对该技术的可能性持乐观态度。

“我们相信，这一概念将为未来的建筑材料提供额外的功能，并为可再生能源做出巨大贡献，”研究者Tang Luping说道。

Image: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

趋势

可再生能源，智能城市，环保建筑材料，新能源储能技术

相关信息

• Zhang EQ, Tang L. Rechargeable Concrete Battery. Buildings. 2021; 11(3):103.
  https://doi.org/10.3390/buildings11030103

案例

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变革性影响

减少建筑用电成本，更好的整合城市社区电力资源。与新能源汽车相结合，拓宽充电场景，提升充电设备覆盖范围。减少传统电池消耗带来的污染。

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来源1：https://www.fastcompany.com/90640276/how-to-turn-a-building-into-a-giant-battery