ذخیره انرژی در بتن؛ فناوری جدید چینی برای ساخت ساختمان‌های هوشمند

محققان چینی با دستیابی به فناوری جدیدی در حوزه ذخیره انرژی در بتن، گامی بلند برای تبدیل ساختمان‌های سنتی به سازه‌های هوشمند و خودکفا برداشته‌اند. این دستاورد که بر پایه ساخت ابرخازن‌های سیمانی استوار است، می‌تواند نیاز تجهیزات اضطراری ساختمان را بدون نیاز به باتری‌های حجیم تامین کند.

تفاوت عملکردی ابرخازن سیمانی با باتری‌های معمولی

در حالی که باتری‌ها از طریق واکنش‌های شیمیایی انرژی را ذخیره می‌کنند، این فناوری جدید از سازوکار الکترواستاتیکی بهره می‌برد. تفاوت‌های کلیدی این دو سیستم در جدول زیر قابل مشاهده است:

این ویژگی‌ها باعث می‌شود ذخیره انرژی در بتن برای کاربردهایی که به پاسخگویی سریع نیاز دارند، مانند سیستم‌های اعلام حریق و حسگرها، بسیار ایده‌آل باشد.

فرآیند ساخت با استفاده از چاپ سه‌بعدی

پژوهشگران مؤسسه فناوری هاربین با الهام از مدل‌های پیشرفته در MIT، ترکیبی از نانولوله‌های کربنی، کربن سیاه و سیمان را برای تولید یک جوهر رسانا به کار گرفتند. مراحل اصلی این فرآیند عبارتند از:

• چاپ الکترود: استفاده از چاپگر سه‌بعدی برای ایجاد الگوهای قفل‌شونده الکترودها روی بتن.
• واکنش هیدراتاسیون: ترکیب جوهر با آب جهت ایجاد منافذ برای حرکت یون‌ها.
• تامین توان: اتصال مجموعه‌ای از ابرخازن‌ها برای روشن کردن چراغ‌های LED.

با این حال، آزمایش‌ها نشان داد که این فناوری در دمای زیر ۱۸- درجه سانتی‌گراد دچار اختلال می‌شود که از اولویت‌های پژوهشی آینده خواهد بود.

چشم‌انداز ساختمان‌های هوشمند و خودکفا

«اگر مصالح ساختمانی علاوه بر پشتیبانی از سازه‌ها، توانایی ذخیره انرژی و تعامل با محیط را داشته باشند، ساختمان‌ها از پناهگاه‌های غیرفعال به محیط‌های هوشمند تبدیل می‌شوند.»

پیشنهاد می‌شود این مصالح جدید به پنل‌های خورشیدی متصل شوند تا انرژی به‌صورت مداوم شارژ شده و در زمان نیاز، برق تجهیزات داخلی را تامین کند. این پژوهش که در نشریه ACS Nano منتشر شده، آینده‌ای روشن برای ذخیره انرژی در بتن ترسیم می‌کند.

در نهایت، اگرچه این فناوری هنوز در مراحل آزمایشی قرار دارد، اما پتانسیل آن برای کاهش وابستگی به ژنراتورهای سوختی و باتری‌های بزرگ، می‌تواند تحولی بنیادین در صنعت ساختمان‌سازی ایجاد کند.