인간은 2000년 전부터 분쇄된 석회석을 물과 혼합하여 시멘트를 만들기 시작했으며, 이 재료는 오늘날에도 콘크리트의 주성분으로 사용되고 있습니다. 콘크리트는 지구상에서 물 다음으로 많이 사용되는 물질이며, 기원전 312년에 콘크리트로 건설된 로마의 아퀴아 아피아(Aquia Appia) 수로는 여전히 건재합니다. 그 이후로 혼합물은 지속적으로 사용되어 왔으며 계속 진화하고 있습니다. 최근 콘크리트에 대한 흥미로운 개발 중 하나는 MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 과학자들에 의해 이루어졌습니다. 본 대학의 토목환경공학과 연구원 4명은 2025년 9월 미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 전자 전도성 탄소 콘크리트(ec)의 유용성을 설명하는 논문을 발표했습니다.3. 이러한 발전은 콘크리트를 건축 자재를 넘어 에너지 저장 영역으로 확장할 것을 약속합니다.
이 기술은 수년 동안 진행되어 왔으며 전해질 재료와 함께 초미세 카본 블랙(거의 순수한 탄소 분말)을 사용합니다. 함께 그들은 ec를 허용합니다3 에너지를 저장하고 방출하여 콘크리트 구조물을 배터리로 효과적으로 전환합니다. 카본 블랙은 타이어를 만드는 데 사용되는 석유 연소의 부산물이며 대부분의 최신 타이어에 검은색을 부여합니다. MIT의 엔지니어들은 다양한 전해질 용액과 구성 기술을 시도하고 배운 내용을 사용하여 EC의 에너지 밀도를 높였습니다.3 ninefold sine 2023. 보도 자료에 따르면 ec의 최신 버전은3 평균 주택에 전력을 공급할 수 있는 충분한 에너지를 약 5입방미터(~176입방피트)에 담을 수 있습니다. 그것은 대략 지하실 벽 하나에 들어가는 것입니다. 집과 사무실 건물에 전력을 공급하는 것은 EC의 명백한 용도입니다.3개발자들은 거의 모든 도시가 거대한 배터리로 기능하는 세상을 상상합니다.
콘크리트가 배터리가 되는 방법
이것이 실제로 진행되고 있는 유일한 놀라운 에너지 저장 혁신은 아닙니다. 버려진 광산은 에너지를 저장하고 회수하는 데에도 사용될 수 있습니다. Ec3 마법을 수행하기 위해 몇 가지 기본 구성 요소에 따라 달라집니다. 전해질이 풍부한 시멘트는 구조적, 기능적 기반을 제공하며 그 공식은 용도에 따라 조정될 수 있습니다. 카본 블랙 입자는 콘크리트의 자연 기공을 따라 미세한 네트워크를 형성하여 경화된 콘크리트 내부에서 전기 배선 역할을 합니다. 연구자들이 전해질 추가에서 경화 EC로 전환했을 때3 콘크리트 혼합수에 첨가하면 전해질이 더 잘 침투하여 재료가 더욱 강력해졌습니다. 전해질의 선택은 재료의 성능에도 영향을 미칩니다. 유기 전해질은 4차 암모늄염과 아세토니트릴의 특정 조합이 특히 효과적일 때 가장 잘 수행됩니다. 전자는 소독제 스프레이에서 흔히 발견되며, 후자는 의약품부터 배터리까지 모든 것을 만드는데 사용되는 용매이다.
이러한 것들의 경우가 종종 그렇듯이, MIT의 과학자들은 100% 확실하지 않은 상태에서 재료가 작동한다는 것을 발견했습니다. 집속 이온빔 주사 전자 현미경이라는 고해상도 주사 기술을 사용하여 그들은 탄소 망이 전류가 전자 내에서 매우 자유롭고 효율적으로 이동하도록 허용한다는 것을 발견했습니다.3 그것은 본질적으로 슈퍼커패시터가 되었습니다. 이러한 물질은 매우 밀도가 높은 에너지 저장이 가능합니다. 2021년에 유럽 과학자 팀은 먼지 한 점보다 작은 1.6V 슈퍼커패시터 배터리를 만들었습니다. MIT는 1입방미터의 전기에 약 2킬로와트의 전기를 저장할 수 있다고 말합니다.3 (~35입방피트); 이는 가정용 냉장고를 하루 정도 가동할 수 있는 양입니다. 예를 들어, 1입방미터는 대략 온수 욕조의 약 40%, 볼링 공 200개 또는 20온스 음료 1,500개가 차지하는 공간입니다.
미래에 힘을 실어주다
Ec3 이미 학계의 경계를 벗어나 실제 응용 분야로 진출했습니다. 일본에서는 EC로 만든 가열 보도 슬래브 섹션3 겨울철 염장에 대한 잠재적인 대안으로 테스트되고 있습니다. 그러나 MIT 연구원들은 이것이 빙산의 일각일 뿐이며 공원 광장부터 다리까지 모든 것이 언젠가는 거대한 배터리 역할을 할 수 있기를 바라고 있습니다. MIT 팀은 ec의 용량성 및 전도성 요소를 기대합니다.3 콘크리트만큼 오래 지속되므로 좋은 장기 투자가 됩니다. 에너지 저장고 역할을 하는 것 외에도, ec3 또한 구조 상태에 대한 실시간 데이터를 제공하는 진단 도구가 될 수도 있습니다. 이것은 연구원들이 단일 LED에 전원을 공급하는 자립형 소형 아치를 만들 때 거의 우연히 발견되었습니다. 아치의 무결성을 테스트하기 위해 추가 중량을 가했을 때 LED가 깜박이기 시작했는데, 이는 카본 블랙의 프랙탈 네트워크가 구조 내의 응력이나 손상에 반응할 수 있음을 시사합니다.
앞으로 연구팀은 전기 자동차를 충전하는 주차장, 독립형 주택에 전력을 공급할 수 있는 기초 및 파티오, 자체 노화를 모니터링할 수 있는 교량을 구상합니다. MIT의 과학자들은 ec의 에너지 밀도가3 리튬이온 배터리보다 훨씬 낮지만 연간 330억 톤의 콘크리트가 사용되므로 여전히 세계의 전력 공급 방식에 혁명을 일으킬 수 있습니다.
