把红砖变成储能单元的化学技术

红砖是世界上最便宜,最普通的建筑材料之一,现在建筑师可以把它们转换成可充电的储能单元,如电池。

砖已经在墙壁和建筑物中使用了数千年,但很少兼具其他用途。现在,艺术与科学领域的化学家开发出一种制造“智能积木”的方法,该积木可以存储能量,为电子设备充电。8月11日发表在《自然通讯》上的论文,描述了如何用他们的概念原型砖直接为绿色LED灯供电。

“我们的方法适用于普通砖或再生砖,也可以专门制造。”化学助理教授朱利奥·达西(Julio D’Arcy)说。“事实上,我们在《自然通讯》上用到的样品源于我们在布伦特伍德(密苏里州)的Home Depot购买的砖块;每块65美分。”

用砖砌成的墙壁和建筑物已经占据了很大的空间,如果将其用于电存储,则可以更好地利用它。尽管一些建筑师和设计师已经认识到这种不起眼的砖具有吸收和储存太阳热量的能力,但这是第一次尝试将砖用作除热和吸热以外用途。

D’Arcy和同事,新研究的第一作者华盛顿大学研究生王宏敏(Hongmin Wang),展示了如何将红砖转换成一种超级电容器的储能装置。

“在这项工作中,我们开发了导电聚合物PEDOT的涂层,该涂层由可穿透砖内部多孔网络的纳米纤维组成;”D’Arcy表示,“聚合物涂层仍被困在砖中,并用作存储和传导电的离子海绵。”

砖中的红色颜料(氧化铁)对于触发聚合反应至关重要。计算结果表明,用这些储能砖制成的墙可以存储大量能量。

普通材料是化学合成的理想且廉价的起点。8月7日出版的《高级功能材料》重点推介了D’Arcy和华盛顿大学材料科学与工程学院的合作者开发的新方法。

D’Arcy说:“涂有PEDOT的砖是理想的构件,可以为应急照明设备供电。我们设想,当您将砖头与太阳能电池相连时,这可能成为现实——这可能会使50块砖头紧靠负载。它们能为应急照明设备供电5个小时。用作超级电容器的砖墙在一小时内可以充电数十万次。如果您连接几块积木,将很容易为微电子传感器供电。”

原文:https://source.wustl.edu/2020/08/storing-energy-in-red-bricks/

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