Il calcestruzzo potrebbe presto immagazzinare energia e alimentare la casa

13/08/2018 2251

Alcuni ricercatori della Lancaster University potrebbero potenzialmente contribuire a risolvere uno dei più grandi ostacoli per soddisfare le esigenze energetiche del mondo con le rinnovabili.

Il calcestruzzo accumula energia

Le masse di calcestruzzo delle fondazioni delle case potrebbero immagazzinare energia e essere usati per alimentare case quando la domanda massima è alta, secondo uno studio pubblicato sulla rivista Composite Structures di Elsevier.

Allo stato attuale, lo stoccaggio di energia è uno dei maggiori ostacoli per l'uso di energie rinnovabili su vasta scala. Mentre ci sono una vasta gamma di innovazioni riguardanti la produzione di energia attraverso l'energia solare ed eolica, l'immagazzinamento di sufficienti riserve di energia per un uso successivo è una questione ancora complessa. Ora, con questa nuova ricerca, la soluzione potrebbe trovarsi in blocchi di cemento che funzionano come un condensatore.

Il nuovo calcestruzzo è a base geopolimerica.

"L'idea è di immagazzinare elettricità nella struttura stessa e rilasciarla nei momenti di massima domanda", ha detto Mohamed Saafi (Professor and Chair in Structural Integrity and Materials), lo sviluppatore del nuovo calcestruzzo. "Abbiamo molti edifici. Se potessi convertirli in batterie, risolverebbe un bel po 'i nostri problemi energetici. " Saafi ei suoi colleghi hanno capito che le particelle di ioni caricate possono fluire attraverso il cemento e che il calcestruzzo intrappola le riserve di energia su un lato, simile a una batteria.

Il calcestruzzo potrebbe immagazzinare l'energia in eccesso per lunghi periodi di tempo e quando la richiesta di energia è elevata, potrebbe fornirla a una casa o edificio. Tecnicamente il calcestruzzo funzionerebbe come un condensatore, non come una batteria.

Lo stoccaggio di energia è davvero la chiave per espandere l'uso delle energie rinnovabili, poiché basarsi unicamente sull'energia alternativa non è sostenibile per soddisfare il fabbisogno energetico di un paese.

Fonte: Inherently multifunctional geopolymeric cementitious composite as electrical energy storage and self-sensing structural material


Abstract

In this paper, we demonstrate for the first time that potassium-geopolymeric (KGP) cementitious composites can be tuned to store and deliver energy, and sense themselves without adding any functional additives or physical sensors, thus creating intelligent concrete structures with built-in capacitors for electrical storage and sensors for structural health monitoring. Density function theory (DFT)-based simulations were performed to determine the electronic properties of the KGP cementitious composite and understand its conduction mechanism. Experimental characterization was also conducted to determine the structure, chemical composition, conduction mechanism, energy storage and sensing capabilities of the KGP cementitious composite. The DFT simulations suggested that the KGP cementitious composite relies on the diffusion of potassium (K+) ions to store electrical energy and sense mechanical stresses. The geopolymeric cementitious composite exhibited a good room temperature ionic conductivity in the range of 12 (10-2 S/m) and an activation energy as high as 0.97 eV. The maximum power density of the KGP capacitors is about 0.33kW/m2 with a discharge life of about 2 hours. The KGP stress sensors showed high sensitivity to compressive stress: 11 /MPa based on impedance measurement and 0.55 deg/MPa based on phase measurement. With further development and characterization, the KGP cementitious composite can be an integral part of concrete structures in the form of a battery to store and deliver power, and sensors to monitor the structural integrity of urban infrastructure such as bridges, buildings and roads.