Un aditivo de bajo coste convierte el cemento en un supercondensador

Investigadores del MIT han descubierto que cuando se mezcla cemento y negro de carbón con agua, el resultante se autoensambla en un supercondensador que puede acumular suficiente energía para alimentar una casa o para ofrecer carga rápida a los coches eléctricos.

En 2018 ya hemos hablado de las posibilidades de electrificación del cemento, cuando la startup bávara Magment, patentó un nuevo material con las mismas propiedades del propio cemento, pero que al mismo tiempo puede crear un campo magnético para permitir la carga estática y dinámica de vehículos eléctricos.

El descubrimiento del MIT va en otra dirección, y quiere llegar a un nivel diferente al eliminar la necesidad de colocar electrodos de malla en el hormigón y, en cambio, permite que este forme sus propias estructuras de electrodos conectados como parte del proceso de endurecimiento.

Este proceso aprovecha la forma en que el agua y el cemento reaccionan entre sí; el agua forma una red ramificada de canales en el cemento a medida que comienza a endurecerse, y el negro de humo se introduce naturalmente en esos canales. Estos exhiben una estructura similar a un fractal, ramas más grandes que se dividen en otras más y más pequeñas, y eso crea electrodos de carbono con un área de superficie extremadamente grande, que se extiende por todo el cemento.

Dos de estas ramas, separadas por una capa aislante o un espacio delgado, funcionan como las placas de un supercondensador una vez que todo se ha bañado en un electrolito estándar, como cloruro de potasio.

Los supercondensadores, por supuesto, pueden cargarse y descargarse casi de inmediato, por lo que la densidad de potencia son generalmente mucho más altas de lo que obtendría con una batería de litio estándar. La densidad energética es más baja, y se debe hacer una compensación entre cuánta energía se almacena volumétricamente y qué nivel de dureza se necesita para el cemento.

Lo mejor es que en este tipo de aplicaciones, el dispositivo de almacenamiento no necesita ser pequeño; el cemento tiende a usarse a granel. Una casa estadounidense promedio de 185,8 m2 construida sobre una losa de hormigón de 13 cm de espesor, utiliza alrededor de 24 m3 de hormigón.

El equipo del MIT dice que un bloque de 45 m3 de cemento aditivado con negro de nanocarbono, almacenará alrededor de 10 kWh de electricidad, suficiente para cubrir alrededor de un tercio del consumo de energía de un hogar estadounidense medio, o para reducir su factura eléctrica.

El equipo probó estos supercondensadores de hormigón a pequeña escala, cortando pares de electrodos para crear diminutos supercondensadores de 1 voltio del tamaño de pilas de botón y usando tres de ellos para encender una luz LED de 3 voltios.

Ahora, el equipo del MIT está trabajando en bloques del tamaño de las baterías de un coche eléctrico, y tienen como objetivo una versión de 45 metros cúbicos y 10 kWh para una demostración a mayor escala.

Fuente | Pnas