Dieser neue Zusatzstoff kann Betonplatten in schnelle Energie verwandeln

Eine bahnbrechende Entdeckung von MIT-Forschern hat das Potenzial, die Art und Weise der Energiespeicherung völlig zu verändern. Sie entdeckten, dass sich Beton durch die Kombination von Zement und Ruß mit Wasser selbst zu einem energiespeichernden Superkondensator zusammenfügen kann, der Häuser mit Strom versorgen oder Elektroautos schnell aufladen kann. Durch den Verzicht auf Netzelektroden und die Möglichkeit, dass der Ruß während des Aushärtungsprozesses seine eigenen verbundenen Elektrodenstrukturen aufbaut, treibt diese neue Forschung frühere Arbeiten zur Verwendung von Beton zur Energiespeicherung voran.

Der Zauber entsteht durch die Reaktion zwischen Wasser und Zement im Beton. Wenn der Beton aushärtet, bildet Wasser ein Netzwerk aus verzweigten Kanälen, und Ruß wandert auf natürliche Weise in diese Kanäle. Dadurch entstehen Kohlenstoffelektroden mit einer unglaublich großen Oberfläche im gesamten Beton. Sobald der Beton in einem Standardelektrolyten wie Kaliumchlorid gebadet ist, fungieren diese Kohlenstoffelektroden als Platten eines Superkondensators. Superkondensatoren bieten im Vergleich zu Standard-Lithiumbatterien eine hohe Leistungsdichte und schnelle Lade- und Entladefunktionen.

Während es bei der Zugabe von mehr Ruß einen Kompromiss zwischen Energiedichte und Betonfestigkeit gibt, ist das Energiespeicherpotenzial beeindruckend. Ein 1.589 cu-ft (45 m3) großer Block aus mit Nanokohlenstoffschwarz dotiertem Beton kann etwa 10 kWh Strom speichern. Diese Menge reicht aus, um etwa ein Drittel des Stromverbrauchs eines durchschnittlichen amerikanischen Hauses zu decken oder in Kombination mit einer ausreichend großen Solaranlage auf dem Dach die Netzstromkosten erheblich zu senken.

Was diese Technologie noch vielversprechender macht, ist ihre Skalierbarkeit. Das MIT-Team hat die konkreten Superkondensatoren in verschiedenen Maßstäben getestet, von winzigen 1-Volt-Superkondensatoren bis hin zu Blöcken in der Größe von Autobatterien. Das Team strebt nun eine Version mit 1.589 Kubikfuß und 10 kWh für größere Demonstrationen an.

Über seine potenzielle Anwendung in Wohnhäusern hinaus kann dieser energiespeichernde Beton in verschiedenen Infrastrukturprojekten eingesetzt werden. Die Kombination mit Solarmodulen am Straßenrand und induktiven Ladespulen könnte zu superschnellen, durchfahrbaren, kabellosen Ladestraßen für Elektrofahrzeuge führen. Darüber hinaus können die Beton-Superkondensatoren langsamere chemische Batterien in großen netzbasierten Energiespeicheranlagen ergänzen und so sowohl schnelle Leistungsstöße als auch längerfristige Beiträge bei niedrigeren Leistungsniveaus ermöglichen.

Allerdings sind noch einige Unklarheiten zu klären. Die Widerstandsfähigkeit des Betons gegenüber äußeren Einflüssen und die Frage, ob er vor Ort zur Selbstmontage vor Ort gegossen werden kann, sind noch unbekannt. Auch aus Sicherheitsgründen ist es wichtig zu verstehen, wie diese konkreten Superkondensatoren vernetzt und gehandhabt werden sollten.

Insgesamt eröffnet diese erstaunliche Erkenntnis ein breites Spektrum an Möglichkeiten zur Energiespeicherung mithilfe von Beton, einem Material, das häufig in einer Vielzahl von Gebäuden eingesetzt wird. Mit fortschreitender Forschung und Entwicklung könnten wir eine Zeit erleben, in der unsere Infrastruktur und Gebäude zusätzlich zu ihrer derzeitigen Rolle als funktionale Strukturen auch als effektive und nachhaltige Energiespeicherlösungen dienen. Durch die Verringerung unserer Abhängigkeit von konventionellen Stromquellen und die Verringerung der Umweltauswirkungen könnten erhebliche Fortschritte in Richtung einer grüneren und nachhaltigeren Zukunft erzielt werden.