اگه فکر می‌کنی بتن فقط یه ماده سفت و بی‌روح برای ساختن ساختمون و پل و پیاده‌روئه، باید این خبر جدید رو بشنوی! محققای MIT یه قدم بزرگ تو ساخت نوع جدیدی از “باتری بتنی” برداشتن و عملکردش رو تقریبا ۱۰ برابر بهتر کردن! یعنی شاید یه روز ساختمونی داشته باشیم که خودش برق خونه‌مون رو تامین کنه.
داستان از این قراره که دانشمندای MIT روی ماده‌ای کار کردن به اسم ec³ یا همون electron-conducting carbon concrete — معنی فارسی‌ش میشه “بتون کربنیِ رسانای الکترون”. یه ترکیب خیلی جذاب که از چندتا چیز معمولی ساخته میشه: سیمان، آب، یه الکترولیت (که نقش شارژر رو داره تو باتری‌ها)، و پودر کربنِ خیلی ریز که بهش nanoscale carbon black می‌گن. (اینجا nano یعنی اینقدر ریز که فقط با میکروسکوپ دیده میشه!)
این مواد که با هم ترکیب می‌شن، تبدیل به یه شبکه خیلی متراکم و رسانا می‌شن که می‌تونه برق رو تو خودش نگه داره و بعداً آزاد کنه. نکته جالب اینه که اگه ساختمون یا پلی با این بتن ساخته بشه، همزمان نقش باتری رو هم بازی می‌کنه!
اون چیزی که دانشمندها ازش حرف می‌زنن، یه مفهوم به اسم “حافظه ابرخازنی” یا supercapacitive energy storage هست؛ ابرخازن یعنی یه نوع ذخیره‌کننده انرژی که می‌تونه سریع شارژ و دشارژ بشه و برای ذخیره برق از خورشید یا باد، که همیشه در دسترس نیستن، خیلی به درد می‌خوره.
تا الان یکی از مشکلات انرژی تجدیدپذیر مثل سلول خورشیدی این بود که شب‌ها یا روزهای ابری، برق تولید نمی‌شه. این بتن‌های باتری‌طور، قراره محلی برق رو ذخیره کنن تا بتونیم وقتی خورشید نیست، ازش استفاده کنیم.
تو تحقیق جدید MIT که تو مجله علمی Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) تایید شده، این تیم تونسته ظرفیت ذخیره انرژی ec³ رو نسبت به سال قبل ده برابر کنه! یعنی فقط با ۵ متر مکعب (یا همون اندازه یه نیم اتاق پذیرایی)، می‌تونن بیشتر از ۱۰ کیلووات ساعت برق ذخیره کنن که تقریباً به اندازه یه روز برق یه خونه کامله. جالبه بدونی دو سال پیش، باید نه برابر این مقدار بتن استفاده می‌کردن تا همین مقدار برق رو ذخیره کنن!
البته فعلاً این بتن از لحاظ چگالی انرژی هنوز به پای باتری‌های لیتیومی (همون lithium-ion battery که تو گوشی‌ها و خودروهای برقی هست) نمی‌رسه. باتری‌های لیتیومی چند صد برابر پرانرژی‌ترن تو حجم و وزن یکسان. ولی مزیت بتن باتری اینه که می‌تونی مستقیم بریزی‌ش تو ساخت و ساز، مواد کمیاب و سمی هم نداره، و دوام خیلی طولانی‌ای داره (همون‌قدر که خود ساختمون عمر می‌کنه!)
راز موفقیت جدیدشون چی بود؟ به‌جای این که مواد رو اول بپزن و بعد بزارن تو الکترولیت، اومدن الکترولیت رو همون اول با آب قاطی کردن و همه مواد رو یه‌جا مخلوط کردن. این باعث شد صفحات ضخیم‌تر و با ظرفیت بیشتر درست بشن بدون این که رسانایی‌شون بیاد پایین.
حتی انواع مختلفی از الکترولیت‌ها رو هم امتحان کردن؛ از دریا تا نمک‌های آمونیومی (که تو مواد ضدعفونی خونه‌ها استفاده میشه!)، تا یه محلول معمول صنعتی به اسم استونیتریل (acetonitrile). عملکرد با این ترکیب‌ها خیلی خوب دراومده.
یه نکته باحال دیگه اینه که تغییر خاصی لازم نیست تو خطوط تولید سیمان فعلی بدی؛ یعنی کافیه یه مقدار جزئی دستور ساخت رو عوض کنی تا همین بتن جدید رو بسازی! این یعنی امکانش هست توی ساخت و ساز پایدار (یعنی ساختن یه جایی که به محیط زیست آسیب نزنه) از همین امروز به بعد استفاده کنن.
حتی تو ژاپن این بتن رو امتحان کردن واسه گرم کردن پیاده‌روها توی برف. دیگه نیاز به نمک‌پاشی نیس که به محیط آسیب بزنه.
فاز بعدی محقق‌ها:
۱. ساخت خونه‌هایی که خودشون برق ذخیره و استفاده می‌کنن و به برق سراسری نیاز ندارن.
۲. ساخت پارکینگ و خیابون‌هایی که در آینده ماشین برقی‌ها رو موقع توقف شارژ کنن (یعنی همون ایستگاه برق توی آسفالت!).
۳. توسعه بتن‌های چندکاره، مثلاً بتنی که همزمان برق ذخیره می‌کنه، دی‌اکسیدکربن هوا رو جذب می‌کنه (خودش محیط زیست رو تمیز می‌کنه!) و حتی خودش رو ترمیم می‌کنه.
جیمز ویور، یکی از محققای این تیم، گفته: «عجیب‌ترین قسمت اینه که داریم با استفاده از نانوتکنولوژی (nano یعنی تکنولوژی در ابعاد خیلی خیلی کوچیک‌تر از سلول‌های بدن!) و یه ماده قدیمی مثل بتن، دنیای جدیدی باز می‌کنیم. زیرساخت‌هایی که فقط به ما خدمت نمی‌کنن، بلکه زندگیمون رو هم برق می‌ندازن!»
خلاصه که با این فناوری واقعاً هیجان‌انگیز، شاید آینده‌ای رو ببینیم که خود ساختمون‌ها و خیابون‌ها نه‌تنها جای زندگی و رفت‌وآمدن، بلکه عملاً تبدیل به باتری‌های بزرگ و دوستدار محیط زیست می‌شن!
منبع: +
