خرسانة تتحول إلى بطارية لتخزين الطاقة

هيكل مقوس مصنوع من الخرسانة الجديدة استطاع تحمُّل وزنه وأحمال إضافية مع تشغيل مصباح «LED»
هيكل مقوس مصنوع من الخرسانة الجديدة استطاع تحمُّل وزنه وأحمال إضافية مع تشغيل مصباح «LED»
TT

خرسانة تتحول إلى بطارية لتخزين الطاقة

هيكل مقوس مصنوع من الخرسانة الجديدة استطاع تحمُّل وزنه وأحمال إضافية مع تشغيل مصباح «LED»
هيكل مقوس مصنوع من الخرسانة الجديدة استطاع تحمُّل وزنه وأحمال إضافية مع تشغيل مصباح «LED»

نجح فريق من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالولايات المتحدة في تطوير نوع جديد من الخرسانة قادر على تخزين الكهرباء إلى جانب وظيفته الأساسية في إنشاء المباني، في خطوة قد تُحدث ثورة في عالم البناء والطاقة.

وأوضح الباحثون في النتائج المنشورة، الجمعة، بدورية «PNAS» أن هذه المادة «الذكية» يمكنها بناء وتشغيل المباني في الوقت نفسه.

وتعتمد الخرسانة الجديدة، المعروفة باسم الخرسانة الكربونية الموصلة للإلكترونات (EC³)، على دمج الكربون الأسود النانوي مع الإلكتروليتات داخل مزيج الأسمنت والماء، لتشكيل شبكة نانوية موصلة للكهرباء داخل المادة نفسها.

هذه الشبكة هي بمثابة نسيج متفرع يحيط بمسام الخرسانة؛ ما يسمح للإلكتروليت بالتغلغل فيها، وتدفق التيار الكهربائي. وبفضل هذه البنية، يمكن للخرسانة تخزين الطاقة الكهربائية وإطلاقها عند الحاجة، تماماً مثل البطاريات أو المكثفات الفائقة، مع الاستفادة من قوة الخرسانة في تحمُّل الأحمال الإنشائية.

واستطاع الباحثون زيادة قدرة تخزين الطاقة في هذا النوع من الخرسانة بمقدار 10 أضعاف، بفضل تحسين تركيبة الإلكتروليت وطريقة التصنيع. ففي 2023، كانت قدرة الخرسانة على تخزين الطاقة محدودة إلى درجة أن تخزين طاقة تكفي لتشغيل منزل متوسط استهلاك الطاقة كان يحتاج إلى نحو 45 متراً مكعباً من الخرسانة؛ أي ما يعادل حجم قبو منزل تقليدي. أما الآن، فقد نجح الباحثون في تحسين تركيب الإلكتروليت، ودمجه مباشرة في مزيج الخرسانة في أثناء التصنيع؛ ما أزال قيود الاختراق، وحسَّن كفاءة الشبكة لتصل القدرة على تخزين الطاقة إلى 10 أضعاف.

ومن ثم، أصبح بإمكان 5 أمتار مكعبة فقط من الخرسانة الجديدة تخزين طاقة تكفي لتشغيل منزل كامل يومياً؛ أي بحجم جدار قبو نموذجي، مع إمكانية استخدام الإلكتروليتات العضوية أو حتى ماء البحر لتطبيقات متنوعة.

وأظهرت الدراسة أن استخدام الإلكتروليتات العضوية، وهي مواد تساعد الكهرباء على المرور بسهولة داخل الخرسانة، مثل أملاح الأمونيوم الرباعية مع مادة «الأسيتونتريل»، حقق أفضل أداء؛ إذ يمكن لمتر مكعب واحد من الخرسانة الجديدة تخزين أكثر من 2 كيلوواط/ساعة؛ أي ما يكفي لتشغيل ثلاجة ليوم كامل.

كما ظهر أن ماء البحر يمكن أن يكون إلكتروليتاً مناسباً؛ ما يتيح استخدام الخرسانة في البيئات الساحلية أو البحرية دون الحاجة لمواد إضافية خاصة. ولإظهار الفكرة عملياً، بنى الفريق هيكلاً مقوساً صغيراً من الخرسانة الجديدة يعمل بجهد 9 فولتات، استطاع تحمُّل وزنه وأحمال إضافية مع تشغيل مصباح «LED». وعند زيادة الحمل على القوس، لاحظ الباحثون أن الضوء خفت؛ ما يشير إلى أن الخرسانة ربما تكون قادرة على مراقبة حالتها الإنشائية ذاتياً، وإرسال إشارات عند تعرُّضها للإجهاد.

ووفق الفريق، فإن هذه التقنية قد تكون متاحة مستقبلاً في تطبيقات مثل مواقف سيارات أو كطرق ذكية لشحن السيارات الكهربائية، أو لمنازل تعمل بالكامل خارج الشبكة الكهربائية، مع الاستفادة أيضاً من خواص الخرسانة في تسخين الأرصفة خلال الشتاء.


مقالات ذات صلة

أزمة الكهرباء تفجر غضباً شعبياً بغرب ليبيا ومطالب برحيل «الوحدة»

شمال افريقيا محتجون يغلقون مدخل وزارة الخارجية في غرب ليبيا بالتراب (صفحات ليبية موثوق بها على مواقع التواصل الاجتماعي)

أزمة الكهرباء تفجر غضباً شعبياً بغرب ليبيا ومطالب برحيل «الوحدة»

أغلق محتجون بغرب ليبيا مبنى الشركة القابضة للاتصالات، ومحيط مقر وزارة الخارجية التابعة لحكومة «الوحدة» باستخدام سواتر ترابية، تنديداً بأزمة انقطاع الكهرباء.

خالد محمود (القاهرة)
الاقتصاد اعتبر الرئيس الفلبيني أن «الوقت ربما حان» لبلاده للتفكير مجدداً في إنتاج الطاقة النووية جراء الحرب في الشرق الأوسط (رويترز)

الفلبين: الوقت حان للنظر في إنتاج الطاقة النووية

اعتبر الرئيس الفلبيني فرديناند ماركوس أن «الوقت ربما حان» لبلاده للتفكير مجدداً في إنتاج الطاقة النووية، في ظل تداعيات الحرب في الشرق الأوسط على أسعار الطاقة.

«الشرق الأوسط» (مانيلا)
الاقتصاد مبنى «بنك إنجلترا» في لندن (رويترز)

أسعار الطاقة تختبر قدرة «بنك إنجلترا» على تثبيت الفائدة الخميس

من المرجح أن يُبقي «بنك إنجلترا» أسعار الفائدة دون تغيير عند 3.75 في المائة يوم الخميس، رغم الارتفاع الأخير في أسعار النفط التي تجاوزت 100 دولار للبرميل...

«الشرق الأوسط» (لندن)
الاقتصاد بلغ صافي أرباح الشركة القابلة للتوزيع خلال الربع الثاني من العام الحالي 681 مليون دولار (إكس)

تراجع أرباح «بيكر هيوز» لتكنولوجيا الطاقة خلال الربع الثاني

أعلنت شركة تكنولوجيا الطاقة الأميركية «بيكر هيوز» تراجع أرباحها خلال الربع الثاني من العام الحالي مع ضعف الإيرادات، رغم زيادة الطلبيات الجديدة.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
شمال افريقيا رئيس حكومة «الوحدة» عبد الحميد الدبيبة خلال مشاركته في فعالية الأسبوع الماضي (مكتب الدبيبة)

شبح «العصيان المدني» يطارد «الوحدة» الليبية مع تفاقم أزمة الكهرباء

عبَّر ليبيون عن غضبهم إزاء حكومة «الوحدة الوطنية» المؤقتة، بسبب انقطاع الكهرباء لساعات طويلة على مدار اليوم، ملوحين بـ«العصيان المدني»، وسط استنفار أمني.

«الشرق الأوسط» (القاهرة)