Equipe do MIT usa cimento e negro de fumo para criar alternativa de bateria

Mar 19, 2024

por Vish Gain

6 dias atrás

Imagem: MIT

Uma mistura de cimento, negro de fumo e água pode ajudar a criar um dispositivo que pode ser o futuro das baterias e ajudar a manter as redes estáveis.

Cientistas nos EUA criaram um novo dispositivo que pode armazenar grandes quantidades de energia renovável de uma forma barata e escalável.

Feito de materiais abundantemente disponíveis, como cimento, água e negro de fumo (um material semelhante ao pó de carvão), o chamado dispositivo supercapacitor é uma alternativa às baterias que podem armazenar grandes quantidades de eletricidade para diversas aplicações.

Isto inclui incorporar o dispositivo na fundação de concreto de uma casa, onde ele poderia armazenar energia para um dia inteiro sem qualquer custo adicional para a fundação ou fraqueza para a integridade estrutural da casa.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), que desenvolveram o dispositivo, também disseram que o supercapacitor poderia ser usado na forma de uma estrada de concreto que algum dia poderá fornecer recarga sem contato para carros elétricos enquanto eles trafegam por ela.

Cimento, negro de fumo e água são alguns dos materiais mais onipresentes em nosso mundo hoje. A chave para os supercapacitores desenvolvidos por esta equipe é um método de produção de um material à base de cimento com uma área de superfície interna extremamente alta que torna a condutividade favorável.

Este material – cimento misturado com negro de fumo altamente condutivo – é misturado com água e curado. Os cientistas disseram que a água forma naturalmente uma rede ramificada de aberturas dentro da estrutura à medida que reage com o cimento, e o carbono migra para esses espaços para formar estruturas semelhantes a fios dentro do cimento endurecido.

Isto permite estruturas semelhantes a fractais com ramos brotando para permitir uma área de superfície extremamente grande dentro dos limites de um volume relativamente pequeno. O material é então embebido em um material eletrolítico, como cloreto de potássio, que fornece as partículas carregadas.

“O material é fascinante porque você tem o material artificial mais usado no mundo, o cimento, que é combinado com negro de fumo, que é um material histórico bem conhecido – os Manuscritos do Mar Morto foram escritos com ele”, disse Admir, professor do MIT. Masic, que co-escreveu o artigo.

“Você tem esses materiais com pelo menos dois milênios de idade que, quando combinados de uma maneira específica, resultam em um nanocompósito condutor, e é aí que as coisas ficam realmente interessantes.”

No entanto, existe um compromisso entre a capacidade de armazenamento do material e a sua resistência estrutural. Embora a adição de mais negro de fumo aumente a capacidade do supercapacitor, também reduz a resistência do concreto. A equipe encontrou um “ponto ideal” em cerca de 10% de negro de fumo.

O estudo foi publicado ontem (31 de julho) na revista PNAS. Além de Masic, o artigo foi co-escrito pelos professores do MIT Franz-Josef Ulm e Yang Shao-Horn, bem como por outros quatro do MIT e do Instituto Wyss de Engenharia Biologicamente Inspirada.

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Vish Gain é jornalista da Silicon Republic

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