普通磚頭“變身22UF 100V”超等電容器？

Photo: D'Arcy Laboratory/Washington University in St. LouisA brick supercapacitor powering an LED light.

跟著太陽能電池板和風力渦輪機的不絕增加，最大的問題是如何儲存太陽升起或起風時發生的所有多余電力，以便在其他時間利用。潛在的辦理方案已經以多種形式被提出，包羅龐大的電池組、快速旋轉的飛輪和地下氣穴。此刻，一個研究小組稱，一種經典的修建質料——紅燒磚大概會成為尋求儲能要領的競爭者。

普通的磚像海綿一樣多孔，它的赤色是由于富含氧化鐵的色素沉淀。Julio D'Arcy和他的同事發明，這兩種特性都為導電聚合物的發展和承載提供了抱負的條件。位于圣路易斯的華盛頓大學的研究小組將根基的磚塊改革成了可以照亮發光二極管的超等電容器。

超等電容器之所以引起人們的樂趣，是因為與電池差異，超等電容器可以提供快速的能量發作，而且可以或許快速充電。缺點是，與電池對比，它們儲存的能量相對較少。在電動汽車中，超等電容器支持加快，但鋰離子模塊提供數百英里的動力。然而，很多科學家和技能開拓人員但愿超等電容器可以或許在很多應用中代替傳統電池，因為采礦和處理懲罰金屬造成了龐大的情況價錢。

華盛頓大學化學系助理傳授D'Arcy說，修建磚觀念驗證項目為世界上很多磚墻和布局提供了新的大概性。通過電線毗連的屋頂太陽能電池板可覺得磚塊充電，進而為應急照明或其他應用提供內部備用電源。

Image: D'Arcy Laboratory/Washington University in St. LouisA brick supercapacitor coated with a simple five-minute epoxy is immersed in water, demonstrating the device's impermeability.

他在電話中說：“假如我們樂成（擴大局限），你的屋子就不再需要電池了。磚塊自己就是電池?！?/p>

克日出書的《自然通訊（Nature Communications）》雜志描寫了這種新型設備，與加州戈壁和中國農村等地正在舉辦的兆瓦級存儲項目相去甚遠。但D’Arcy說，這篇論文首次表白，磚可以儲存電能。他指出，在一個尋求創意的規模，它提供了發人深思的對象。

研究人員首先在一家大型五金店購置一堆65美分的紅磚。在嘗試室里，他們研究了這種質料的微觀布局，并用蒸汽填充磚的很多孔隙。接下來，把磚塊放進加熱到160攝氏度的烤箱。氧化鐵激發了一種化學回響，在磚的空腔上包圍了一層薄薄的PEDOT，一種被稱為聚（3，4-乙基二氧噻吩）的聚合物。

從爐子里冒出來的磚塊帶有一種黑藍色的色調，而且可以或許導電。

D’Arcy的團隊隨后將銅導線毗連到兩塊涂有涂層的磚上。為了防備磚塊疊在一起時短路，研究人員用一層薄薄的聚丙烯塑料薄膜將這些磚塊分隔。以硫酸為基本的溶液作為液體電解液，通過銅導線將磚塊毗連到AAA電池上約莫一分鐘。一旦充電，這些磚塊可覺得白色LED供電11分鐘。

D’Arcy說，假如把這種超等電容器應用到50塊磚上，它可覺得3瓦的燈供電約莫50分鐘。這種電流裝置可以在充電10000次后仍能保持原有電容的90%。研究人員正在進一步開拓這種聚合物的化學性質，以期到達10萬次充電。

然而，并非只有圣路易斯的研究人員在尋求利用日常質料來制造超等電容器。

在蘇格蘭，格拉斯哥大學的一個研究小組已經開拓出一種可以操作人體汗液充電的機動裝置。研究人員在一塊聚酯纖維布上涂上一層薄薄的PEDOT， 330UF 25V，接收穿戴者的汗液，發生電化學回響并發電。這個想法是，這些涂層布可覺得可穿著電子設備提供動力，只需少量的汗水就可以保持運轉。

印度海得拉巴理工學院正在摸索將玉米殼用于高壓超等電容器。印度的玉米出產州發生了大量的谷殼廢物，研究人員稱這些廢物可以轉化為活性炭電極。按照《能源雜志》（Journal of Power Sources）最近的一項研究，生物質為聚合物和雷同質料制成的電極提供了一種潛在的更自制、更簡樸的替代品。

然而，要真正進入電池的主導職位，化學回響會驅動發生電壓，超等電容器需要顯著提高其能量密度。D'Arcy說他的充電磚與鋰離子電池對比“兩個數量級的差距”，就其所能儲存的能量而言。

他說：“這是我們試圖做的另一件事，輔佐聚合物儲存更多的能量。許多集體都在實驗這樣做，”他增補道，“但他們沒有用磚塊來做?！?/p>， 貼片鋁電解