Мы строим дома из кирпича по многим причинам. Они устойчивы к высокому давлению и морозу. Они могут выдерживать колебания температуры без усадки, расширения или деформации. Они отлично поглощают тепло. Они долговечны и могут быть использованы повторно. И согласно новой статье в Nature Communications, они также могут быть разработаны для хранения энергии.
Кирпичи получают свой коричневато-красный оттенок от гематита и оксида железа, обычно встречающегося в горных породах и почве, который люди использовали в качестве пигмента в течение 73 000 лет. Интересно,что гематит также используется в современных источниках энергии.
Имея это в виду, химики, которые были авторами исследования, разработали метод модификации кирпичей, чтобы позволить им накапливать электричество, которое может быть использовано для питания устройств.
Авторы купили несколько кирпичей со своего местного склада и покрыли их газом, состоящим из определенной молекулы. Поскольку кирпичи пористые, этот газ проникал в каждый уголок и щель кирпичей. Когда эта молекула взаимодействовала с гематитом в кирпичах, она запускала реакцию полимеризации, создавая полимер, известный как PEDOT, который может накапливать и проводить электричество. Они проверяли работу химического процесса очень просто — сначала складывали кирпичи в печь, а когда доставали они получались не красными, а синими.
Затем, используя солнечную батарею, химики дали половине кирпичей положительный заряд, а половине — отрицательный и соединили их медной лентой. Это, по сути, и превратило кирпичи в батарею, готовую накапливать энергию, которая может питать устройство по щелчку выключателя.
В качестве доказательства концепции они попробовали это на некоторых из своих кирпичей и заставили их включить небольшой светодиодный свет. Смотрите:
Эти кирпичные батареи заряжаются примерно за 13 минут и имеют срок службы около 10 000 зарядов. Все это очень интересно, но сейчас кирпичи не могут хранить тонны энергии.
Хулио Д'Арси, доцент кафедры химии Вашингтонского университета в Сент-Луисе, который работал над исследованием и руководил лабораторией, где оно проводилось, сказал, что 50 кирпичей могут накапливать достаточно электричества для питания трех ватт аварийного освещения в течение 50 минут, но «количество интенсивности света будет уменьшаться за это время». Три ватта примерно эквивалентны светодиодной настольной лампе.
«Мы могли бы просто увеличить количество кирпичей, чтобы увеличить количество энергии, которую сможем сохранить, но мы знаем, что это не лучшая стратегия, потому что покрытие все большего и большего количества кирпичей дорого стоит», — сказал Д'Арси.
Кирпичные батареи также могут быть использованы для питания небольших электронных устройств, таких как детекторы углекислого газа, которые не требуют много энергии, но химики думают о большем. Д'Арси сказал, что если команде удастся увеличить количество энергии, которое кирпичи могут хранить, то они будут наравне с емкостью литиевой батареи. В конце концов, химики надеются, что кирпичи могут быть интегрированы в солнечные дома, чтобы позволить им накапливать энергию, которая может быть особенно полезна во время штормов или других событий, угрожающих энергоснабжению.
И поскольку они сделаны с PEDOT, кирпичи могут иметь большой потенциал в строительной промышленности. В дополнение к накоплению энергии, другие исследователи разрабатывают способы использования кирпичей для очистки воды. Поэтому в один прекрасный день стены вашего дома могут обеспечить вас электричеством и водой, которую вы пьете.
Предстоит пройти долгий путь, пока эти кирпичи не будут готовы к использованию для строительства домов. Но если химики успешно улучшат показатели нетрудно представить себе их широкое применение, потому что мы и так привыкли использовать кирпичи. Мы используем их уже десятки тысяч лет.