砖块中的红色素可以转化为导电塑料,华盛顿大学的研究人员可以将砖块转化为储能装置。
研究人员称,普通的红色砖块(包括许多数据中心在内的建筑项目中使用的同一类型砖块)可以进行改造并用于储存电力。
圣路易斯华盛顿大学的一个研究小组发现,砖中的红色素会引发化学反应,就像生锈一样,使砖能够储存大量的能量。
这所大学新闻网站上发表的一篇文章说,不需要专门的砖;这种合成材料可以与任何一种砖混合使用。研究小组使用的是从密苏里州布伦特伍德的家得宝买来的普通砖,每块65美分。
令人惊讶的是,这一过程并不是简单地吸收和储存太阳的能量作为砖块质量中的热量——这种常见的能量传递已经在建筑中使用了几千年。相反,它更像是一个超级电容器一样的操作:“超级电容器储存电荷,而电池则储存化学能,”华盛顿大学化学助理教授Julio D’Arcy在谈话中写道。
一种名为PEDOT的导电聚合物用于传统的电池替代超级电容器,它与砖的多孔结构配合得很好:“在这项工作中,我们开发了一种导电聚合物PEDOT涂层,它由纳米纤维组成,纳米纤维穿透砖的内部多孔网络;一种聚合物涂层仍然被困在一块砖中,起着储存和传导电的离子海绵的作用。。
研究人员解释说,砖中的红色素——砖是由含有氧化铁或铁锈的粘土制成的——是引发聚合反应所必需的。
达西在谈话中写道:“我们用酸蒸汽填充砖的孔隙,酸蒸汽溶解氧化铁并将其转化为铁的活性形式,使我们的化学合成成为可能。然后,我们让另一种气体流过空腔,用一种与铁发生反应的硫基材料填充空腔。这种化学反应会使毛孔表面覆盖一层导电塑料PEDOT
D’Arcy建议,这些砖块可以连接到太阳能电池板上,代替电池。为物联网传感器供电可能是一个可行的用例。
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D’Arcy估计,几块砖头可以为LED供电,而60块砖头在充电13分钟后可以为应急照明供电50分钟。
这并不是铁锈第一次被转变成一种有用的能源制造媒介:一次性暖手器通过氧化产生热量。当包含的铁颗粒暴露在空气中时产生热量。氧分子和铁发生反应,产生铁锈,这种化学反应为口袋里的手产生热量。
该组织承认,砖块概念仍需扩大规模。传统超级电容器的一个缺点是,这项技术不像电池化学那样大容量。与电池不同的是,这种充电可以重复进行,而不会磨损;然而,超级电容器并不能像电池那样储存大量的能量。
达西指出,这也是红砖的问题。将纳米纤维转化为复合材料是研究人员将要追求的一个角度。这些纳米纤维将反过来包含半导体,这可能会改善这一过程。
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“我们的目标是开发出有图案的砖块,并且可以在不需要电线的情况下进行堆放。我们打算生产可以像乐高积木一样组装的设备,”达西写道。