Nanoteknologi forvandler mursten til batterier

Mursten kan holde på elektrisk spænding, hvis de fyldes med særlige nanofibre. Det kan omdanne vores huse til gigantiske batterier.

Mursten kan holde på elektrisk spænding, hvis de fyldes med særlige nanofibre. Det kan omdanne vores huse til gigantiske batterier.

Shutterstock

Amerikanske forskere fra Washington University i St. Louis har skabt en mursten, som ligner den helt almindelige røde af slagsen, men faktisk også fungerer som et batteri.

Tricket består i at fylde murstenens porer med nanofibre lavet af en særlig plastikpolymer, som er i stand til at holde på elektrisk spænding.

Hvis vores bygninger kan omdannes til store batterier, løser vi en af den grønne omstillings store udfordringer: energiopbevaring. Forestil dig, at solceller på dit tag genererer elektricitet, som murstenene i dit hus så holder på, indtil du har brug for den.

Mursten skaber spænding som en gnubbet ballon

Teknisk set er den futuristiske mursten ikke et batteri, men en superkondensator.

En kondensator består af to strømførende plader, der er adskilt af et lag af et andet materiale, som spændingen ikke kan bevæge sig i. Når man oplader en kondensator, svarer det til at gnide en ballon mod en sweater, som giver dem henholdsvis negativ og positiv ladning, så de tiltrækker hinanden.

På samme måde opstår der negativ ladning i den ene af kondensatorens plader og positiv ladning i den anden, og det skaber et elektrisk felt, som polariserer det mellemliggende lag. Spændingsforskellen bliver i laget, indtil energien udløses som elektricitet til et eksternt kredsløb.

Enorm overflade forvandler mursten til superkondensator

En kondensators kapacitet stiger, når pladernes overflade gøres større eller afstanden mellem dem mindskes.

På en superkondensator er pladerne derfor beklædt med porøse nanomaterialer, hvilket giver dem et langt større overfladeareal. Samtidig er pladerne ikke adskilt af et tykt lag, men i stedet er de dyppet i en elektrolytisk væske og adskilt af en tynd film af plastik.

På den måde opnås samme struktur som en i almindelig kondensator men med et større overfladeareal og en mindre afstand mellem pladerne.

En superkondensator lavet af mursten får en LED-pære til at lyse. Murstenenes porer er blevet fyldt med nanofibre af strømførende plastik.

© D’Arcy Research Laboratory

Den nye elektriske mursten fungerer som pladerne i en superkondensator. Først inddampes murstenen med den strømførende plastikpolymer PEDOT, som er dækket af nanofibre. Så deles den i to, hvoreftefter den dyppes i en elektrolytisk gel. Når de to stykker igen sættes sammen har man en superkondensator.

Indtil videre er murstenen dog ikke specielt effektiv. Den første prototype har en energitæthed på blot 1% af et almindeligt lithium-ion-batteri. Netop energitæthed er superkondensator-teknologiens akilleshæl – tætheden i batterier er ofte 10-50 gange højere.

Til gengæld er superkondensatorer lettere, ekstremt hurtige at oplade og så kan de desuden op- og aflades næsten uendeligt mange gange i forhold til batterier.

Forskerne mener, at de med enkle justeringer kan øge energitætheden til det tidobbelte. Lykkes det, kan superkondensatorer blive et gangbart alternativ til batterier.

BAGGRUND: Den grønne omstilling afhænger af batterier