Convertir el 水泥为能源来源，直到最近还被认为是一种科学怪癖。然而，丹麦的一组研究人员证明，可以赋予这种日常材料一种全新的功能：储存电力并在需要时回收，几乎就像墙壁中隐藏的电池一样。
初步惊人的结果
在实验室测试中，改良水泥达到了≈178 Wh/kg，对于一种迄今为止仅用于承载负荷的结构材料来说，这是一个显著的数字。此外，它可以在接收营养后恢复其性能，即使在不活动期间也是如此。
该项目由Qi Luo领导，他是奥胡斯大学土木与建筑工程的博士后研究员，致力于减少水泥的影响并将这种材料转变为不仅仅是静态支撑。
隐藏在墙壁中的超级电容器
在当前的能源模型中，存储依赖于外部电池和需要空间和维护的额外设备。将这种功能直接集成到墙壁、地基或桥梁中完全改变了逻辑。
这种功能性水泥并不寻求替代大型电池，而是扮演补充角色：
- 补偿需求高峰。
- 稳定分布式太阳能。
- 为小型传感器供电。
- 在微小断电期间维持基本系统。
所有这些都不占用已建建筑物的额外空间。
生物核心：电活性细菌
该创新基于电活性微生物，特别是Shewanella oneidensis，一种能够将电子移动到附近表面的细菌。这些细菌并不是惰性填充物，而是创造了一个氧化还原网络，捕获和释放电荷。
为了使它们在一种敌对的材料中生存——碱性、致密且缺水——团队设计了一个内部通道微网，通过其中循环盐和维生素溶液。这是一种最低限度的维护，几乎就像“给墙壁喝水”。
水泥的配方具有调整的孔隙结构，以允许离子移动而不削弱其机械强度，确保其仍然是具有与传统混凝土相同承载能力的水泥。
实验室实验
结果是坚实的：
- 能够点亮LED的块，串联连接。
- 在接收营养后恢复高达80%的性能。
- 即使在接近0°C的情况下也能稳定运行。
- 即使部分微生物死亡，由于充满氧化还原分子的残留生物膜，材料仍保持电能力。
这是一种混合行为：混合生命和材料，效果比预期更好。
挑战和未来应用
将生物体整合到必须持续数十年的材料中提出了挑战：
- 微生物的使用寿命。
- 在干燥环境中的行为。
- 暴露于外部污染物。
- 维护延迟时的稳定性。
最初的现实应用将是低功耗的自主系统：城市环境传感器、应急信标或分布式太阳能模块。
下一个挑战是可扩展性。研究离散储存器，以短脉冲剂量营养物，集成到建筑物的维护例程中。还需要建立安全法规和协议，以测量电性能并确保结构完整性。
迈向有弹性的城市
建筑行业将需要可复制的、低成本且易于在施工中应用的解决方案。这种功能性水泥可能在向能源有弹性的社区和自给自足的建筑过渡中发挥关键作用。
然而，其最大的贡献可能是文化上的：重新思考日常材料，并构思不仅支撑而且还生产、再生和支持的基础设施。向城市迈进一步，不仅从大型电厂流动能源，也从其自身的基础中流动。
