Ученые Массачусетского технологического института (MIT) разработали новую версию бетона, который может одновременно выполнять роль строительного материала и аккумулятора энергии. В основе технологии — комбинация цемента, воды и проводящего углерода (carbon black), которая образует особую структуру, способную накапливать электрический заряд. Такой бетон получил название ec³ (electron-conducting carbon concrete).
Принцип действия ec³ напоминает суперконденсатор: два бетонных электрода разделены тонким изолирующим слоем и пропитаны электролитом, в котором циркулируют заряженные частицы. Благодаря этому материал не только сохраняет прочность обычного бетона, но и становится носителем энергии.
Для повышения емкости исследователи применили 3D-метод томографии FIB-SEM, чтобы изучить поведение углеродной сети на наноуровне. Затем команда протестировала различные электролиты и увеличила толщину электродов, что позволило отказаться от дополнительных этапов обработки. Наиболее эффективными оказались органические электролиты на основе четвертичных аммониевых солей и ацетонитрила.
Что это дает?
В результате модернизации объем хранения энергии увеличился почти в 10 раз по сравнению с версией 2023 года. Теперь один кубический метр ec³ способен накапливать более 2 кВт·ч — примерно столько потребляет бытовой холодильник за сутки. Для обеспечения суточных потребностей среднего дома достаточно всего 5 м³ такого бетона, то есть по размеру это сопоставимо с подвалом или стеной.
Исследователи также показали, что бетон сохраняет несущие свойства. Вдохновившись древнеримской архитектурой, они построили модель арки из ec³, которая выдерживала нагрузку и одновременно питала светодиод. Более того, когда на конструкцию оказывалось давление, яркость света изменялась. Это открывает возможность использовать материал как «самомониторинг» состояния зданий и мостов в реальном времени.
Потенциал применения
Хотя традиционные аккумуляторы пока остаются более энергоемкими, ec³ предлагает принципиально новый подход: превращение повсеместного строительного материала в средство накопления энергии. Это особенно важно в условиях перехода к возобновляемым источникам, где нужно хранить избыточную энергию, получаемую при сильном ветре или ярком солнце.
Уже сегодня ec³ тестируется не только как батарея, но и как термопроводящий материал. Так, в японском городе Саппоро им нагревали плиты тротуаров, предотвращая обледенение. В будущем бетон-батарея может использоваться в жилых домах, инфраструктуре и даже в масштабных энергетических сетях.
