蓋房子用的水泥能用來發(fā)電，還能當(dāng)成“電池”儲(chǔ)能。東南大學(xué)9日發(fā)布最新科研成果，該?？蒲腥藛T研發(fā)出仿生自發(fā)電－儲(chǔ)能混凝土，將高能耗的水泥變?yōu)椤熬G色能量體”，為構(gòu)建新型能源體系、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供技術(shù)助力。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國建筑全過程能耗占到全國能源消費(fèi)總量的45%，碳排放量占全國排放總量超50%。針對(duì)當(dāng)前建筑行業(yè)高能耗、傳統(tǒng)光伏發(fā)電受天氣制約、儲(chǔ)能成本較高的痛點(diǎn)，中國工程院院士、東南大學(xué)教授繆昌文帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)以水泥為載體，研發(fā)了N型、P型兩種自發(fā)電水泥基材料和自儲(chǔ)電水泥基超級(jí)電容器。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，N型熱電水泥的塞貝克系數(shù)（衡量材料熱電性能的重要參數(shù)）為傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的10倍；P型熱電水泥的功率因數(shù)PF值（衡量交流電源效率的重要參數(shù)）是傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的51倍，衡量熱電材料熱電轉(zhuǎn)換效率的ZT值為傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的42倍。科研團(tuán)隊(duì)還基于特種磷酸鎂水泥研發(fā)了儲(chǔ)能材料，制成儲(chǔ)能墻板后可存儲(chǔ)居民住宅約一天的用電量，與光伏配套使用可提升光伏利用率30%以上，降低用電成本超過50%。
“這項(xiàng)創(chuàng)新成果的研發(fā)靈感源于我們對(duì)植物根莖的深度觀察。”東南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授周揚(yáng)介紹，自然界中植物維管組織的層狀木質(zhì)結(jié)構(gòu)不僅強(qiáng)韌，還能為離子傳輸提供“高速通道”，并通過界面選擇性調(diào)控離子通過。受此啟發(fā)，科研團(tuán)隊(duì)運(yùn)用雙向冷凍冰模板法，復(fù)刻植物維管的微觀形態(tài)，并向?qū)娱g孔隙填充柔性材料，實(shí)現(xiàn)水泥基材料高強(qiáng)、高韌、高離子導(dǎo)電率的統(tǒng)一，讓水泥兼具建筑材料與能源載體的雙重屬性。
繆昌文院士表示，仿生自發(fā)電－儲(chǔ)能混凝土在自發(fā)電與自儲(chǔ)能技術(shù)方面取得的突破，有助于推進(jìn)建筑、交通等領(lǐng)域清潔低碳轉(zhuǎn)型。在建筑領(lǐng)域，自發(fā)電、自儲(chǔ)能水泥制成的墻板可以降低建筑對(duì)外部電網(wǎng)的依賴；未來這一新材料還有望拓展到偏遠(yuǎn)地區(qū)無人基站供電、低空飛行器續(xù)航補(bǔ)能等場(chǎng)景，應(yīng)用前景廣闊。
