Engenheiros do MIT combinam cimento e negro de fumo para desenvolver alternativa de bateria

Jul 21, 2023

Engenheiros do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram um novo sistema de armazenamento de energia de baixo custo que foi feito usando dois dos materiais históricos mais onipresentes da humanidade – cimento e negro de fumo (que se assemelha a carvão muito fino).

Os dois materiais, descobriram os pesquisadores, podem ser combinados com água para formar um supercapacitor – uma alternativa às baterias – que poderia fornecer armazenamento de energia elétrica.

A tecnologia poderia facilitar a utilização de fontes de energia renováveis, como a energia solar, eólica e das marés, permitindo que as redes de energia permanecessem estáveis ​​apesar das flutuações no fornecimento de energia renovável.

Os pesquisadores disseram que o supercapacitor poderia eventualmente ser incorporado à fundação de concreto de uma casa, onde poderia armazenar energia para um dia inteiro, acrescentando pouco (ou nenhum) ao custo da fundação e ainda fornecendo a resistência estrutural necessária.

Eles também imaginam uma estrada de concreto que poderia fornecer recarga sem contato para carros elétricos enquanto eles viajam por essa estrada.

"O material é fascinante", disse Admir Masic, professor do MIT, "porque temos o material artificial mais utilizado no mundo, o cimento, que é combinado com negro de fumo, que é um material histórico bem conhecido - o Os Manuscritos do Mar Morto foram escritos com ele!

Você tem esses materiais com pelo menos dois milênios de idade que, quando combinados de uma maneira específica, resultam em um nanocompósito condutor, e é aí que as coisas ficam realmente interessantes.”

À medida que a mistura endurece e cura, ele explicou: “A água é sistematicamente consumida por meio de reações de hidratação do cimento, e essa hidratação afeta fundamentalmente as nanopartículas de carbono porque são hidrofóbicas (repelem a água)”.

E à medida que a mistura evolui, “o negro de fumo se automonta em um fio condutor conectado”, acrescentou Masic.

O processo é facilmente reproduzível, com materiais baratos e prontamente disponíveis em qualquer lugar do mundo. E a quantidade de carbono necessária é muito pequena – apenas 3% em volume da mistura – para alcançar uma rede de carbono percolado, disse Masic.

A tecnologia simples, mas inovadora, será descrita em um próximo artigo na revista PNAS.

Os supercapacitores feitos deste material têm grande potencial para ajudar na transição mundial para as energias renováveis, disse o professor do MIT Franz-Josef Ulm.

As principais fontes de energia isenta de emissões, a energia eólica, solar e das marés, produzem a sua produção em períodos variáveis ​​que muitas vezes não correspondem aos picos de utilização de electricidade, pelo que são essenciais formas de armazenar essa energia.

“Há uma enorme necessidade de grande armazenamento de energia”, acrescentou Ulm, “e as baterias existentes são demasiado caras e dependem principalmente de materiais como o lítio, cujo fornecimento é limitado, pelo que são extremamente necessárias alternativas mais baratas.

“É aí que a nossa tecnologia é extremamente promissora porque o cimento é onipresente”, concluiu Ulm.

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