Amerikanske forskere fra Washington University i St. Louis har skapt en murstein som ligner den helt vanlige røde typen, men faktisk også fungerer som et batteri.
Trikset består i å fylle mursteinens porer med nanofibre laget av en spesiell plastpolymer som kan holde på elektrisk spenning.
Hvis bygningene våre kan gjøres om til store batterier, løser vi en av den grønne omstillingens store utfordringer: energioppbevaring. Forestill deg at solceller på taket ditt genererer elektrisitet som mursteinene i huset din holder på fram til du trenger den.
Mursteiner skaper spenning som en ballong
Teknisk sett er ikke den futuristiske mursteinen et batteri, men en superkondensator.
En kondensator består av to strømførende plater som er delt av et lag av et annet materiale som spenningen ikke kan bevege seg i. Når man lader opp en kondensator, svarer det til å gni en ballong mot en genser, noe som gir dem henholdsvis negativ og positiv ladning, slik at de tiltrekker hverandre.
På samme måte oppstår det negativ ladning i den ene av kondensatorens plater og positiv ladning i den andre, og det skaper et elektrisk felt, som polariserer det mellomliggende laget. Spenningsforskjellen blir i laget inntil energien utløses som elektrisitet til et eksternt kretsløp.
Enorm overflate forvandler mursteiner til superkondensator
En kondensators kapasitet stiger når platenes overflate gjøres større eller avstanden mellom dem reduseres.
På en superkondensator er platene derfor kledt med porøse nanomaterialer, noe som gir dem et mye større overflateareal. Samtidig er ikke platene skilt av et tykt lag, men i stedet er de dyppet i en elektrolytisk væske og skilt av en tynn film av plast.
Dermed oppnås samme struktur som en i vanlig kondensator, men med et større overflateareal og en mindre avstand mellom platene.
En superkondensator laget av murstein får en LED-lampe til å lyse. Mursteinenes porer er fylt med nanofibre av strømførende plast.
Den nye elektriske mursteinen fungerer som platene i en superkondensator. Først dampes´ mursteinen inn med den strømførende plastpolymeren PEDOT, som er dekket av nanofibre. Så deles den i to, før den dyppes i en elektrolytisk gele. Når de to stykkene igjen settes sammen, har man en superkondensator.
Inntil videre er mursteinen imidlertid ikke spesielt effektiv. Den første prototypen har en energitetthet på bare 1 prosent av et vanlig litium-ion-batteri. Nettopp energitetthet er superkondensatorteknologiens akilleshæl – tettheten i batterier er ofte 10–50 ganger høyere.
Til gjengjeld er superkondensatorer lettere, ekstremt raske å lade opp og da kan de dessuten lades nesten uendelig mange ganger i forhold til batterier.
Forskerne mener at de med enkle justeringer kan øke energitettheten til det tidobbelte. Lykkes det, kan superkondensatorer bli et nyttig alternativ til batterier.