Imagine un edificio completo de hormigón de veinte pisos que puede almacenar energía como una batería gigante. Gracias a una investigación única de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, tal visión podría convertirse algún día en realidad. Investigadores del Departamento de Arquitectura e Ingeniería Civil publicaron recientementeun artículo que describe un nuevo concepto de baterías recargables, hechas de cemento.
La creciente necesidad de materiales de construcción sostenibles plantea grandes desafíos para los investigadores. La doctora Emma Zhang, ex de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, se unió al grupo de investigación del profesor Luping Tang hace varios años para buscar los materiales de construcción del futuro. Juntosahora han logrado desarrollar un concepto pionero en el mundo para una batería recargable a base de cemento.
El concepto involucra primero una mezcla a base de cemento, con pequeñas cantidades de fibras de carbono cortas agregadas para aumentar la conductividad y la resistencia a la flexión. Luego, incrustada dentro de la mezcla hay una malla de fibra de carbono recubierta de metal: hierro para el ánodo, yníquel para el cátodo. Después de mucha experimentación, este es el prototipo que ahora presentan los investigadores.
"Los resultados de estudios anteriores que investigaron la tecnología de baterías de concreto mostraron un rendimiento muy bajo, por lo que nos dimos cuenta de que teníamos que pensar fuera de la caja, para encontrar otra forma de producir el electrodo. Esta idea particular que hemos desarrollado, que estambién recargable, nunca antes se había explorado. Ahora tenemos una prueba de concepto a escala de laboratorio ", explica Emma Zhang.
La investigación de Luping Tang y Emma Zhang ha producido una batería recargable a base de cemento con una densidad de energía media de 7 vatios por metro cuadrado o 0,8 vatios por litro. La densidad de energía se utiliza para expresar la capacidad de la batería, y una modestaSe estima que el rendimiento de la nueva batería Chalmers podría ser más de diez veces superior al de los intentos anteriores con baterías de hormigón. La densidad de energía sigue siendo baja en comparación con las baterías comerciales, pero esta limitación podría superarse gracias al enorme volumen al que seLa batería podría construirse cuando se usa en edificios.
Una clave potencial para resolver problemas de almacenamiento de energía
El hecho de que la batería sea recargable es su cualidad más importante, y las posibilidades de utilización si el concepto se desarrolla y comercializa más son casi asombrosas. El almacenamiento de energía es una posibilidad obvia, el monitoreo es otra. Los investigadores ven aplicaciones que podrían variardesde la alimentación de LED, proporcionando conexiones 4G en áreas remotas o protección catódica contra la corrosión en la infraestructura de concreto.
"También podría acoplarse con paneles de células solares, por ejemplo, para proporcionar electricidad y convertirse en la fuente de energía para sistemas de monitoreo en carreteras o puentes, donde los sensores operados por una batería de concreto podrían detectar grietas o corrosión", sugiere Emma Zhang.
El concepto de utilizar estructuras y edificios de esta manera podría ser revolucionario, porque ofrecería una solución alternativa a la crisis energética, al proporcionar un gran volumen de almacenamiento de energía.
El hormigón, que se forma mezclando cemento con otros ingredientes, es el material de construcción más utilizado en el mundo. Desde una perspectiva de sostenibilidad, está lejos de ser ideal, pero el potencial de agregarle funcionalidad podría ofrecer una nueva dimensión. Emma Zhangcomentarios :
"Tenemos la visión de que en el futuro esta tecnología podría permitir secciones enteras de edificios de varios pisos hechos de concreto funcional. Teniendo en cuenta que cualquier superficie de concreto podría tener una capa de este electrodo incrustado, estamos hablando de enormes volúmenes dehormigón."
Sigue habiendo desafíos con los aspectos de la vida útil
La idea aún se encuentra en una etapa muy temprana. Las cuestiones técnicas que quedan por resolver antes de que la comercialización de la técnica pueda ser una realidad incluyen la ampliación de la vida útil de la batería y el desarrollo de técnicas de reciclaje ". Dado que la infraestructura de hormigón suele serConstruidas para durar cincuenta o incluso cien años, las baterías tendrían que ser refinadas para igualar esto, o para ser más fáciles de cambiar y reciclar cuando su vida útil haya terminado. Por ahora, esto ofrece un gran desafío desde un punto de vista técnico", dice Emma Zhang.
Pero los investigadores tienen la esperanza de que su innovación tenga mucho que ofrecer. "Estamos convencidos de que este concepto es una gran contribución para permitir que los materiales de construcción futuros tengan funciones adicionales, como las fuentes de energía renovable", concluye Luping Tang.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Original escrito por Catharina Björk. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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