MIT 엔지니어, 시멘트와 카본 블랙을 결합하여 배터리 대체품 개발

Jul 21, 2023

MIT(매사추세츠 공과대학)의 엔지니어들은 인류의 가장 보편적인 역사적 재료인 시멘트와 카본 블랙(아주 미세한 숯과 유사함)을 사용하여 만든 새롭고 저렴한 에너지 저장 시스템을 개발했습니다.

연구원들은 두 가지 물질을 물과 결합하여 전기 에너지를 저장할 수 있는 배터리 대체품인 슈퍼커패시터를 만들 수 있다는 것을 발견했습니다.

이 기술은 재생에너지 공급의 변동에도 불구하고 에너지 네트워크를 안정적으로 유지함으로써 태양광, 풍력, 조력과 같은 재생에너지원의 사용을 촉진할 수 있습니다.

연구원들은 슈퍼커패시터가 결국 집의 콘크리트 기초에 통합될 수 있으며, 기초 비용을 거의 추가하지 않으면서도 필요한 구조적 강도를 제공하면서 하루 종일 에너지를 저장할 수 있다고 말했습니다.

그들은 또한 전기 자동차가 도로를 주행할 때 비접촉 충전을 제공할 수 있는 콘크리트 도로를 구상하고 있습니다.

MIT 교수인 Admir Masic은 "이 재료는 매우 흥미롭습니다. 왜냐하면 세계에서 가장 많이 사용되는 인공 재료인 시멘트가 카본 블랙과 결합되어 있기 때문입니다. 이는 잘 알려진 역사적 재료입니다. 사해 두루마리는 그것으로 기록되었습니다!

최소한 2000년 된 재료를 특정 방식으로 결합하면 전도성 나노복합체를 얻을 수 있는데, 이때 상황이 정말 흥미로워집니다.”

혼합물이 굳고 경화되면서 물은 시멘트 수화 반응을 통해 체계적으로 소모되는데, 이러한 수화는 소수성(발수성)을 가지기 때문에 탄소 나노입자에 근본적으로 영향을 미친다”고 설명했다.

그리고 혼합물이 발전함에 따라 "카본 블랙은 연결된 전도성 와이어로 자가 조립됩니다"라고 Masic은 덧붙였습니다.

이 과정은 저렴하고 전 세계 어디에서나 쉽게 구할 수 있는 재료를 사용하여 쉽게 재현할 수 있습니다. 그리고 침투된 탄소 네트워크를 달성하기 위해 필요한 탄소의 양은 혼합 부피의 3% 정도로 매우 적다고 Masic은 말했습니다.

간단하지만 혁신적인 기술은 PNAS 저널에 곧 게재될 논문에 설명되어 있습니다.

MIT 교수인 Franz-Josef Ulm은 이 물질로 만들어진 슈퍼커패시터는 세계가 재생 에너지로 전환하는 데 도움을 줄 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있다고 말했습니다.

무배출 에너지, 풍력, 태양광 및 조력의 주요 소스는 모두 전기 사용량의 최고치와 일치하지 않는 가변적인 시간에 출력을 생성하므로 해당 전력을 저장하는 방법이 필수적입니다.

Ulm은 "대규모 에너지 저장 장치에 대한 수요가 엄청나며 기존 배터리는 너무 비싸고 대부분 리튬과 같은 재료에 의존하기 때문에 공급이 제한되어 있으므로 더 저렴한 대안이 절실히 필요합니다."라고 덧붙였습니다.

“시멘트는 어디에나 존재하기 때문에 우리 기술이 매우 유망한 곳입니다.”라고 Ulm은 결론적으로 말했습니다.

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