دیوارهای ذخیرهکننده انرژی: انقلاب جدید در مصالح ساختمانی

محققان در فرانسه و اسپانیا موفق به ساخت مادهای انقلابی شبیه سیمان شدهاند که علاوه بر پشتیبانی از بارهای ساختاری، نقش باتری قابلشارژ را ایفا میکند. این نوآوری میتواند زمینهساز ایجاد ساختمانهایی باشد که انرژی را در دیوارهای خود ذخیره میکنند و به نوعی به پاوربانکهای عظیم تبدیل شوند
جزئیات فناوری
این فناوری توسط تیمی تحقیقاتی از دانشگاه بوردو و دانشگاه باسک به رهبری «ودیم ام. کووروجین» توسعه یافته است. ماده اصلی این باتری سیمانی، متاکائولین است که نوعی آلومینوسیلیکات مصنوعی استخراجشده از خاک رس کائولینیت محسوب میشود. زمانی که این ماده با محلولهای فعالسازی خاص ترکیب میشود، به خمیری ژئوپلیمر مقاوم تبدیل میشود که پس از ترکیب با الکترودهای روی و دیاکسید منگنز، به یک باتری حالت جامد با عملکرد بالا تبدیل میشود
ظرفیت ذخیرهسازی و مزایا
این باتری جدید توانسته ظرفیت ذخیرهسازی انرژی حدود 3.3 واتساعت در هر لیتر را ارائه دهد که گام مهمی در ادغام سیستمهای انرژی در مواد ساختمانی محسوب میشود. یکی از ویژگیهای مهم این ماده، امکان ذخیره انرژی الکتروشیمیایی بهجای ذخیره انرژی حرارتی است، که باعث میشود این سیستم کارآمدتر و پایدارتر از سیمان پورتلند سنتی باشد
چالشها و آینده فناوری
با وجود مزایای فراوان، این فناوری هنوز با برخی چالشها مواجه است. تکثیر هیدروژن میتواند منجر به تشکیل سولفات روی هگزاهیدراته شود که به رابط الکترود-الکترولیت آسیب میزند و بهتدریج باعث ترکخوردگی ژئوپلیمر و کاهش عملکرد بلندمدت میشود. برای مقابله با این مشکل، محققان پیشنهاد کردهاند که اجزای باتری مدولار و لایهای طراحی شوند تا نگهداری و تعویض آنها آسانتر باشد
کاربردهای بالقوه
این فناوری میتواند در ساختمانهای هوشمند، زیرساختهای پایدار و حتی وسایل نقلیه الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد. تصور کنید که دیوارهای خانه شما نهتنها از نظر ساختاری مقاوم هستند، بلکه انرژی خورشیدی را ذخیره کرده و در زمان نیاز آن را به سیستمهای داخلی ساختمان منتقل میکنند. این نوآوری میتواند به کاهش وابستگی به شبکههای برق و افزایش بهرهوری انرژی کمک کند
مسیر پیشرو
محققان تأکید دارند که برای دستیابی به کاربردهای عملیتر، بهینهسازی دقیق فرایندهای هیدراسیون و خشکشدگی امری حیاتی است؛ زیرا این عوامل تأثیر زیادی بر پایداری و دوام ماده دارند. با پیشرفتهای بیشتر در این زمینه، ممکن است در آینده شاهد ساختمانهایی باشیم که به طور کامل انرژی مورد نیاز خود را تأمین کرده و حتی مازاد آن را به شبکه برق بازگردانندمحققان در فرانسه و اسپانیا موفق به ساخت مادهای انقلابی شبیه سیمان شدهاند که علاوه بر پشتیبانی از بارهای ساختاری، نقش باتری قابلشارژ را ایفا میکند. این نوآوری میتواند زمینهساز ایجاد ساختمانهایی باشد که انرژی را در دیوارهای خود ذخیره میکنند و به نوعی به پاوربانکهای عظیم تبدیل شوند
جزئیات فناوری
این فناوری توسط تیمی تحقیقاتی از دانشگاه بوردو و دانشگاه باسک به رهبری «ودیم ام. کووروجین» توسعه یافته است. ماده اصلی این باتری سیمانی، متاکائولین است که نوعی آلومینوسیلیکات مصنوعی استخراجشده از خاک رس کائولینیت محسوب میشود. زمانی که این ماده با محلولهای فعالسازی خاص ترکیب میشود، به خمیری ژئوپلیمر مقاوم تبدیل میشود که پس از ترکیب با الکترودهای روی و دیاکسید منگنز، به یک باتری حالت جامد با عملکرد بالا تبدیل میشود
ظرفیت ذخیرهسازی و مزایا
این باتری جدید توانسته ظرفیت ذخیرهسازی انرژی حدود 3.3 واتساعت در هر لیتر را ارائه دهد که گام مهمی در ادغام سیستمهای انرژی در مواد ساختمانی محسوب میشود. یکی از ویژگیهای مهم این ماده، امکان ذخیره انرژی الکتروشیمیایی بهجای ذخیره انرژی حرارتی است، که باعث میشود این سیستم کارآمدتر و پایدارتر از سیمان پورتلند سنتی باشد
چالشها و آینده فناوری
با وجود مزایای فراوان، این فناوری هنوز با برخی چالشها مواجه است. تکثیر هیدروژن میتواند منجر به تشکیل سولفات روی هگزاهیدراته شود که به رابط الکترود-الکترولیت آسیب میزند و بهتدریج باعث ترکخوردگی ژئوپلیمر و کاهش عملکرد بلندمدت میشود. برای مقابله با این مشکل، محققان پیشنهاد کردهاند که اجزای باتری مدولار و لایهای طراحی شوند تا نگهداری و تعویض آنها آسانتر باشد
کاربردهای بالقوه
این فناوری میتواند در ساختمانهای هوشمند، زیرساختهای پایدار و حتی وسایل نقلیه الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد. تصور کنید که دیوارهای خانه شما نهتنها از نظر ساختاری مقاوم هستند، بلکه انرژی خورشیدی را ذخیره کرده و در زمان نیاز آن را به سیستمهای داخلی ساختمان منتقل میکنند. این نوآوری میتواند به کاهش وابستگی به شبکههای برق و افزایش بهرهوری انرژی کمک کند
مسیر پیشرو
محققان تأکید دارند که برای دستیابی به کاربردهای عملیتر، بهینهسازی دقیق فرایندهای هیدراسیون و خشکشدگی امری حیاتی است؛ زیرا این عوامل تأثیر زیادی بر پایداری و دوام ماده دارند. با پیشرفتهای بیشتر در این زمینه، ممکن است در آینده شاهد ساختمانهایی باشیم که به طور کامل انرژی مورد نیاز خود را تأمین کرده و حتی مازاد آن را به شبکه برق بازگردانند