參考消息網報道 據美國趣味科學網站10月7日報道，美國麻省理工學院研究人員將一種新型“混凝土電池”的性能提升了10倍，為(wei) 將建築物、橋梁和人行道變成大型儲(chu) 能裝置、給整個(ge) 城市供電鋪平了道路。

 這種材料被稱為(wei) “導電碳混凝土”，是通過將水泥、水、一種常見的液態電解質以及一種極細的碳粉(納米級碳黑)混合而成。

 當這些成分混合在一起時，會(hui) 形成一個(ge) 致密的導電網絡，能夠傳(chuan) 導電荷。一旦這種材料凝固成混凝土，它以及用它建造的任何結構(無論是建築物、橋梁還是人行道)都能夠根據需要儲(chu) 存和釋放電能。

 這是一種被稱為(wei) “超級電容儲(chu) 能”的概念，研究人員希望它能為(wei) 可再生能源麵臨(lin) 的最大挑戰之一提供一個(ge) 可行的解決(jue) 方案：在陽光不足或風力不夠時，如何在本地儲(chu) 存電能。

 在9月29日發表於(yu) 美國《國家科學院學報》周刊的一項新研究中，研究人員表示，自2023年以來，他們(men) 將導電碳混凝土的儲(chu) 能能力提高了10倍。如今，5立方米的這種材料可以儲(chu) 存超過10千瓦時的電量——大致足夠一個(ge) 普通家庭使用一天。

 研究團隊表示，就在兩(liang) 年前，實現同等儲(chu) 能水平還需要9倍於(yu) 相同體(ti) 積的材料。

 該研究論文的主要作者、麻省理工學院研究科學家達米安·斯特凡紐克在一份聲明中說：“憑借更高的能量密度和更廣泛的應用價(jia) 值，我們(men) 現在擁有了一個(ge) 強大而靈活的工具，可以幫助我們(men) 應對一係列長期存在的能源挑戰。”

 他說：“我們(men) 最大的動機之一是推動可再生能源的轉型。例如，太陽能在效率方麵已取得很大進展。然而，它隻能在陽光充足時發電。因此，問題就變成了你如何在夜晚或陰天滿足能源需求？”

 盡管導電碳混凝土的能量密度還無法與(yu) 鋰電池等傳(chuan) 統電池技術相媲美(後者在相同重量或體(ti) 積下能儲(chu) 存相當於(yu) 前者數百倍的能量)，但它可以直接澆築成建築構件，並且可能擁有與(yu) 建築物本身一樣長的使用壽命，同時不依賴稀有或有毒材料，這些特點使得它對科學家而言尤其具有吸引力。

 此次性能提升的關(guan) 鍵在於(yu) 研究人員對混凝土內(nei) 部碳網絡與(yu) 電解質之間相互作用的深入理解，以及對材料製造方式的改進。

 研究人員不再等材料硬化後將其浸泡在電解質中，而是將電解質直接添加到最初混合成分所用的水中。通過這種方式可以製造出更厚、能量密度更高的混凝土板塊，同時不犧牲導電性。

 研究團隊還測試了不同類型的電解質，包括海水，並發現了幾種可行的選擇。最佳結果來自一種由季銨鹽(常用於(yu) 家用消毒劑)和乙腈(一種在工業(ye) 中常見的導電溶劑)混合而成的電解質。

 最令科學家們(men) 興(xing) 奮的是，他們(men) 意識到隻需對混凝土的製作方式做出微小改動，就能生產(chan) 出導電碳混凝土。這為(wei) 可持續建築帶來了巨大的機遇。這種材料可以用來開發研究人員所稱的“多功能混凝土”，它不僅(jin) 能儲(chu) 存電能，還能吸收空氣中的二氧化碳，甚至具備自我修複的能力。

 這種材料已在日本進行過測試，用於(yu) 在下雪天加熱人行道，有望替代傳(chuan) 統的撒鹽除冰方式。研究團隊目前正在推進其在現實世界的應用，例如為(wei) 遠離電網的住宅供電，以及建造未來可能為(wei) 電動汽車充電的停車位和道路等。

 該研究論文的共同作者、美國康奈爾大學材料科學與(yu) 工程學副教授詹姆斯·韋弗在聲明中說：“最讓我們(men) 興(xing) 奮的是，我們(men) 竟然讓混凝土這種古老材料展現出全新的功能。”

 他說：“通過將現代納米科學與(yu) 古老的建築材料相結合，我們(men) 正在打開一扇新大門，讓基礎設施不僅(jin) 支撐我們(men) 的生活，更能為(wei) 我們(men) 的生活提供動力。”