【磚頭電池】毫不起眼的磚塊將成電池?未來建築將化身為「發電廠」!

【磚頭電池】毫不起眼的磚塊將成電池?未來建築將化身為「發電廠」!

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Byeloise on 10 Oct 2020 Digital Editor

磚頭對人類來說,或許只有單一的用途,也就是建造房子。如今,美國聖路易斯華盛頓大學的研究團隊將打破人們對磚頭原有的框架。該研究顯示,根據紅磚多孔的特性,將孔隙注滿微小的導電塑膠納米纖維以儲存電荷,成為「電池」。而未來的建築屋,很大可能成為真正的發電廠。

鋰電池的成本自 2010 年以來已暴跌 90%,將抽水蓄能電站(Pumped-storage hydroelectricity)設在有山的地方也有一定的好處。但儲存大量電能仍是科學家需要探討的問題,進而促使他們積極尋找替代品。這次由華盛頓大學(聖路易斯)的朱利奧·德阿爾西(Julio D′Arc )和他的團隊研發出的「儲電磚」嚴格來說更加像是超級電容;而非電池。超級電容將電能以「靜電荷」的形式儲存在固體中,而不是像電池那樣透過化學反應儲存,其優點是充電和放電速度比電池來得更快。截止目前為止,它們只能儲存少量能量,促使全世界的研究人員都在努力提高超級電容的能量密度和電池的充電速度。

而未來的建築屋,很大可能成為真正的發電廠。
Photo from Red Brick House

研究人員尋找更好的儲電方式,是解決氣候危機的關鍵,如此才能儲存大量但間歇性的再生能源。該團隊利用化學蒸氣與磚中的紅色氧化鐵反應,形成塑膠納米纖維網,製造出了儲電磚的小型原型,其中包括了一種導電良好的特殊塑膠「Pedot」。首先,他們採用了建築領域經常使用的那种红磚,並用酸性蒸汽將它們加熱。這使得磚塊中的赤鐵礦發生分解。然後,研究人員加入其他化合物,讓磚塊上佈滿了細小的導電性良好的PEDOT纖維。經過處理,這些磚塊變成了泛著深褐色的藍色,而不是原有的紅色。然後,研究人員用環氧樹脂覆蓋磚塊的表面,使它們變成防水磚。這種表面覆蓋了聚合物的磚塊可以接通電源以充電。

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該團隊利用化學蒸氣與磚中的紅色氧化鐵反應,形成塑膠納米纖維網,製造出了儲電磚的小型原型,其中包括了一種導電良好的特殊塑膠「Pedot」。
Photo from Nature Communications

之後,研究人員對三個大小約為4*3*1厘米的小磚塊進行充電。充一次電後,可以為一盞綠色LED照明燈提供大約10分鐘的電力。而它們可以重複充電1萬次,其存儲能力卻不會流失超過10%。不僅如此,這項技術會比鋰電池便宜得多,如果研究順利,鋰電池將從此消失。之後,將這個性能大的磚塊變成建築材料,且找到廉價製造它們的途徑,或許最終能建造可以為電器供電的磚牆。

據報道,第一批電力磚的儲能密度僅為鋰離子電池 1%。透過加入金屬氧化物等材料,便能將儲存電荷提高 10 倍。如果日後這個方法行得通,研究人員的目標是想讓儲電磚的能量密度逼近鋰電池。如果做得到,將帶來商業機會。這項研究發表在《自然通訊(Nature Communications)》期刊上。

Text by BusinessFocus Editorial

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