Yapılan son araştırmalarla birlikte, binaları ve köprüleri dev enerji depolarına dönüştürme potansiyeli taşıyan 'beton piller' teknolojisi on kat daha verimli hale geldi. Bu teknoloji sayesinde gelecekte şehirlerin enerji ihtiyacının bir kısmı bu yapılar üzerinden karşılanabilecek.
Elektron ileten karbon beton olarak adlandırılan bu yeni malzeme, çimento, su, sıvı elektrolit ve ultra ince karbon tozu olan nano ölçekli karbon siyahının birleşimiyle elde ediliyor. Bu malzemeler karıştırıldığında, elektrik yükünü taşıyabilen yoğun ve iletken bir ağ yapısı oluşuyor. Beton haline geldikten sonra, ister binalar, ister köprüler veya kaldırımlar olsun, yapının kendisi enerji depolama ve gerektiğinde serbest bırakma yeteneği kazanıyor.
Bu konsept, süperkapasitif enerji depolama olarak biliniyor. Bilim insanları, yenilenebilir enerjinin en büyük zorluklarından biri olan, güneşin veya rüzgarın olmadığı zamanlarda enerjinin yerel olarak nasıl depolanacağı sorusuna bu teknolojinin bir çözüm sunabileceğini umuyor.
Yapılan yeni bir çalışmada, bu elektron ileten karbon betonun (ec³) enerji depolama kapasitesinde 2023 yılından bu yana on kat artış sağlandığı belirtildi. Artık beş metreküp (yaklaşık 176.5 fit küp) malzeme, tipik bir evi bir gün boyunca besleyebilecek kadar, yani 10 kilowatt-saatin üzerinde elektrik depolayabiliyor. İki yıl önce bu seviyede bir depolama için dokuz kat daha fazla hacim gerektiği ifade edildi.
Çalışmanın baş yazarı, bu yeni enerji yoğunluğunun ve geniş uygulama alanının, enerji sorunlarına çözüm getirebilecek güçlü ve esnek bir araç sunduğunu belirtti. Özellikle güneş enerjisi gibi yenilenebilir kaynakların verimliliğinin artmasına rağmen, enerjinin depolanması konusundaki zorluklara işaret eden bilim insanları, gece veya bulutlu günlerde enerji ihtiyacını karşılama yöntemleri üzerinde duruyor.
Geleneksel lityum-iyon piller gibi batarya teknolojileriyle kıyaslandığında, ec³ aynı hacimde daha az enerji depoluyor olsa da, doğrudan yapı malzemesi olarak kullanılabiliyor olması ve yapının ömrü boyunca dayanabilmesi önemli avantajlar sunuyor. Ayrıca, nadir veya zararlı malzemelere ihtiyaç duymaması da bilim insanları için çekici bir özellik olarak öne çıkıyor.
Malzemenin performansındaki bu artış, betonun içindeki karbon ağı ile elektrolit arasındaki etkileşimin daha iyi anlaşılması ve üretim yöntemlerindeki değişikliklerle elde edildi. Araştırmacılar, beton sertleştikten sonra bu malzemeyi elektrolite batırmak yerine, elektroliti doğrudan karışıma ekleyerek daha kalın ve enerji yoğunluğuna sahip levhalar üretmeyi başardı. Farklı elektrolit türleri de denenen çalışmada, deniz suyu gibi seçeneklerin de uygun olduğu görüldü. En iyi sonuçlar ise, ev dezenfektanlarında kullanılan kuaterner amonyum tuzları ile endüstriyel süreçlerde yaygın olarak kullanılan iletken bir çözücü olan asetonitril karışımından elde edildi.
Bilim insanları için en heyecan verici gelişme, beton üretimindeki küçük değişikliklerle bu yeni malzemenin elde edilebilmesi oldu. Bu durum, gelecekte enerji depolama, atmosferden karbondioksit emme ve hatta kendi kendini onarma gibi özelliklere sahip 'çok fonksiyonlu beton'ların geliştirilmesi için büyük fırsatlar sunuyor. Malzeme, Japonya'da karlı koşullarda kaldırımları ısıtmak için test edilmiş ve yol tuzuna potansiyel bir alternatif olarak değerlendirilmiş durumda. Ekip, artık evlerin şebekeden bağımsız çalışması, park alanları ve yolların elektrikli araçları şarj etmesi gibi gerçek dünya uygulamaları üzerinde çalışıyor. Tarihi bir yapı malzemesi olan betondan tamamen yeni bir şey elde etmenin heyecan verici olduğunu belirten araştırmacılar, modern nano bilimini medeniyetin temel yapı taşlarından biriyle birleştirerek, yaşamlarımızı sadece desteklemekle kalmayıp aynı zamanda güçlendiren altyapılar inşa etmenin kapısını araladıklarını ifade ediyor.
