Zamislite neboder od 20 katova koji može pohraniti energiju poput kakve goleme baterije. Zahvaljujući stručnjacima Tehnološkog sveučilišta Chalmers u Göteborgu, ta bi se vizija jednom mogla i ostvariti. Naime, istraživači s tamošnjeg Odjela za arhitekturu i građevinarstvo nedavno su objavili rad koji opisuje novi koncept punjivih baterija izrađenih od - cementa.

Mreža ugljičnih vlakana

Sve veća potreba za održivim građevinskim materijalima velik je izazov za istraživače. Emma Zhang i Luping Tanga predvode ekipu koja posljednjih godina traga za građevinskim materijalima budućnosti. Zajedno su razvili i prvi koncept punjive baterije na bazi cementa.

Koncept uključuje smjesu na bazi cementa, s malim količinama kratkih ugljičnih vlakana koje povećavaju vodljivost i otpornost na savijanje. U smjesu se ugrađuje mreža ugljičnih vlakana presvučenih metalom, željezom za anodu i niklom za katodu. Nakon brojnih eksperimenata, sad se došlo i do prototipa.
 
Rezultati ranijih studija koje su istraživale tehnologiju betonskih baterija pokazali su vrlo niske performanse. Zbog toga su istraživači počeli razmišljati izvan okvira i smislili drugačiji način proizvodnje elektrode. Njihov pristup izradi punjive cementne baterije dokazano je funkcionalan, barem u laboratorijskim uvjetima. 

Veliki volumen nadoknađuje malu gustoću

Prosječnom gustoća energije je 7 vatsati po kvadratnom metru, odnosno 0,8 vatsati po litri. Gustoća energije koristi se za izražavanje kapaciteta baterije, a skromna procjena je da bi performanse nove baterije mogle biti više od deset puta veće od ranijih eksperimenata s betonskim baterijama. 

Gustoća energije još je uvijek niska u usporedbi s komercijalnim baterijama, ali ovo bi se ograničenje moglo prevladati zahvaljujući potencijalno velikom volumenu baterije ugrađivane u temelje i zidove zgrada.

Punjiva baterija mogla bi spremati energiju, a potencijali korištenja su ogromni, od napajanja LED dioda, pružanja 4G veza u udaljenim područjima ili katodne zaštite od korozije u betonskoj infrastrukturi.

Baterije bi se mogle povezati s pločama solarnih ćelija za opskrbu električnom energijom i služiti kao izvor energije za nadzorne sustave na autocestama ili mostovima, a senzori kojima upravlja betonska baterija mogli otkriti pucanje materijala ili koroziju.

Alternativno rješenje

Ovaj revolucionaran koncept, vjeruju istraživači, nudi alternativno rješenje za energetsku krizu i osigurava skladištenje velikih količina energije. Beton, koji nastaje miješanjem cementa s drugim sastojcima, najčešće je korišteni svjetski građevinski materijal. Iz perspektive održivosti daleko je od idealnog, ali dodavanje nove funkcionalnosti otvara drugačije perspektive. 

U budućnosti bi ova tehnologija mogla omogućiti izgradnju dijelova višekatnica od funkcionalnog betona. S obzirom na to da bi se elektrode mogle ugrađivati u bilo koju betonsku površinu, riječ je o ogromnim količinama funkcionalnog betona, kažu istraživači.

Ideja je još uvijek u vrlo ranoj fazi razrade, a tu je i niz tehničkih pitanja koja treba riješiti prije komercijalizacije, od produljenja vijeka trajanja baterije do recikliranja.

Budući da se betonska infrastruktura obično gradi za pedeset ili stotinu godina, baterije bi trebalo usavršiti kako bi i one trajale toliko, ili treba iznaći način da se lakše zamijene i recikliraju kad im istekne radni vijek. To je veliki izazov s tehničke točke gledišta, no istraživači se nadaju da njihova inovacija ima budućnost.