混凝土突然会发电?充放电2万次,还剩95%,建筑能耗要变天?

混凝土是人类社会使用量最大的建筑材料,全球每年消耗超过100亿吨。

但很少有人想过,这种灰色的材料有一天会变成"充电宝",

1996年,HTTP协议里埋了个编号402意思是"需要支付",结果躺了三十年才派上用场。

现在,混凝土也在经历类似的转变——麻省理工学院的科研人员把碳黑纳米颗粒掺进水泥里,让墙壁变成了电池。

一面地下室墙的体积,就能存下普通家庭一天的用电量。

MIT的研究团队在《美国国家科学院院刊》上发了篇论文,说的是他们搞出了一种叫"电子导电碳混凝土"的东西,简称ec³。

听起来复杂,其实就是在普通水泥里加了超细碳黑粉末和电解质。

这些碳颗粒在混凝土内部形成一张纳米级的"蜘蛛网",电流可以在里面流动,电解质充满孔隙,整块混凝土就成了能储电的材料。

2023年的时候,研究人员说要满足一户家庭的用电需求,得用45立方米的ec³,差不多是整个地下室的大小。

现在他们把这个数字压缩到了5立方米,也就是一面墙的体积。储能密度提升了9倍。

这个进步靠的是两个改进。

第一个是换了电解质,原来用的是普通溶液,现在改成季铵盐加乙腈的有机电解质,储能效果一下子上去了。

第二个是工艺改变,以前是先把混凝土浇好,等它凝固了再把电解质灌进去,渗透效率很低。

现在直接把电解质加在拌水里,混凝土一浇出来,电解质就均匀分布在里面了。

MIT教授阿德米尔·马西奇在论文里说,一立方米优化后的ec³能存2千瓦时的电,相当于一台冰箱运行24小时的耗电量。

这个数字看起来不大,但关键在于混凝土本身就是建筑结构,不需要额外占空间。

墙壁、地板、人行道,本来就要用混凝土,现在顺便还能储电。

国内也有类似的进展,今年5月9日,东南大学缪昌文院士团队发布了"仿生自发电-储能混凝土"。

这个技术不仅能储电,还能自己发电。

团队借鉴植物维管组织的层状结构,研发出N型和P型两种水泥基材料,加上超级电容器,让水泥从"能源消耗者"变成"能源综合体"。

发布会上,研究人员用一块灰色水泥砖给手机充了电。

这种材料的耐久性很强。

经过20000次充放电循环后,还能保持95%的初始电容,远超现有电池材料。

数据显示,我国建筑全过程能耗占全国能源消费总量的45%,碳排放量占总排放超过50%。

如果储能混凝土大规模应用,建筑行业的能耗问题可能会有根本性改变。

日本会泽高压混凝土株式会社已经和MIT建立了联合研究联盟,推进ec³的实用化。

在札幌,当地用过类似技术建造加热人行道,利用混凝土的导热性能融化积雪,取代传统的撒盐除冰。

MIT团队在论文里提到,他们做了个微型ec³拱门,9伏电压下既能承重又能点亮LED灯。

当拱门受力增加时,灯光会闪烁。这说明混凝土内部的电流分布和应力有关联。

未来建筑可能通过电信号监测自己的健康状况——桥梁遇到强风,墙体出现裂纹,电流的变化会提前发出预警。

储能混凝土的应用场景其实挺广。

停车场铺上这种材料,电动车停在上面就能无线充电,住宅墙壁储能,白天太阳能板发的电存起来,晚上用。

地铁站、桥梁、城市广场,都可以变成分布式储能网络的节点。

当然,ec³的能量密度还是比锂电池低。它的优势在于不需要稀缺材料,制造过程相对简单,而且寿命和建筑物一样长。

墙不倒,电池就还在。

MIT教授弗朗茨-约瑟夫·乌尔姆说,传统储能主要靠电池,可电池制造涉及稀缺元素和有害物质。

ec³能作为替代方案,让基础设施直接承担储能功能。

罗马万神殿的穹顶没用钢筋,纯靠混凝土的力学结构支撑了两千年。

马西奇教授把ec³比作现代版的万神殿——如果古罗马人能用混凝土建造永恒建筑,

那现代人为什么不能让混凝土既承重又储能?

总结

储能混凝土技术正在从实验室走向应用。

无论是MIT的ec³,还是东南大学的仿生自发电混凝土,核心逻辑都是让建筑材料承担更多功能。

这不是要取代锂电池,而是在可再生能源大规模应用的背景下,给储能系统多一个选项。

建筑本来就要用混凝土,如果它顺便还能当电池,这事儿就值得做。

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更新时间:2025-10-07

标签:科技   混凝土   建筑   电解质   电池   材料   团队   电流   碳黑   墙壁   拱门

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