3Dプリントされたセメント製スーパーキャパシタが建物のエネルギー貯蔵を可能に

セメントベースのスーパーキャパシタの紹介

コンクリートは建設において基本的な材料であり、通常は床、壁、基礎に使用されます。研究者たちは、エネルギーを貯蔵しながら構造的支持を提供するという二重の目的を果たすために、3Dプリントされたセメント製スーパーキャパシタの可能性を探求しています。

デザインにおける主要な革新

チームは、効果的なセメントベースのスーパーキャパシタを作成する上で大きな課題に直面しました。従来のデザインは、薄い層を使用すると機械的特性が悪化することが多く、厚いデザインはイオンの移動を妨げる可能性があります。これらの問題を克服するために、研究者たちはセメント、カーボンナノチューブ、カーボンブラックからなる印刷可能な電極インクを作成しました。インターディジテイテッドパターンで直接インクを書くことにより、指が互いにフィットするような形状の電極を作り、イオンの移動性を向上させました。

性能指標

結果として得られたセメント製スーパーキャパシタは、印象的な仕様を達成しました：

• 面積容量: 162.14 mF/cm²
• エネルギー密度: 1.0 Vウィンドウで22.52 μWh/cm²
• 電力密度: 0.49 mW/cm²
• 圧縮強度: 23 MPa、標準的なコンクリートと同等

その機能を示すために、3つのスーパーキャパシタが1枚のスラブに印刷され、小型のLEDアレイを正常に駆動しました。

課題と将来の可能性

成功にもかかわらず、この技術は、電解質の凍結によって性能が低下する極端な温度において課題に直面しています。しかし、この開発の影響は大きいです。将来の建物は、コンクリートを電気システムの重要な部分として利用し、地域で生成された再生可能エネルギーを活用できるかもしれません。また、これらのスーパーキャパシタの小型版は、埋め込まれたデバイスをサポートし、構造コンクリートの機能性を向上させる可能性もあります。