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既能發(fā)電又能儲(chǔ)電的水泥問(wèn)世

2025-05-12 07:22 來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)

  科技日?qǐng)?bào)訊 (記者金鳳 通訊員吳涵玉)水泥能發(fā)電,還能儲(chǔ)電?5月9日,中國(guó)工程院院士、東南大學(xué)教授繆昌文團(tuán)隊(duì)發(fā)布全球首創(chuàng)的仿生自發(fā)電—儲(chǔ)能混凝土。該技術(shù)直擊建筑行業(yè)高能耗痛點(diǎn),以水泥為載體開(kāi)辟全新能源路徑,有望重塑未來(lái)建筑與能源格局。

  數(shù)據(jù)顯示,目前我國(guó)建筑全過(guò)程能耗占到全國(guó)能源消費(fèi)總量的45%,碳排放量占全國(guó)排放總量超50%。同時(shí),光伏發(fā)電受天氣制約且儲(chǔ)能成本高昂。

  對(duì)此,東南大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出N型熱電水泥和P型熱電水泥兩種自發(fā)電水泥基超材料,試圖將水泥從“能源消耗者”變?yōu)椤澳茉淳C合體”。

  “其中,N型熱電水泥塞貝克系數(shù)達(dá)-40.5毫伏/開(kāi),大約是傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的10倍;P型熱電水泥功率因數(shù)PF值是傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的51倍,ZT值為傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的42倍?!眻F(tuán)隊(duì)科研人員、東南大學(xué)教授周揚(yáng)介紹,自發(fā)電水泥基超材料只要存在溫差就能持續(xù)發(fā)電,這填補(bǔ)了清潔能源受天氣制約的供應(yīng)缺口。此外,其抗壓強(qiáng)度提升60%、韌性增強(qiáng)近10倍,破解了傳統(tǒng)熱電材料力學(xué)性能不足的難題。

  團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出自儲(chǔ)電水泥基超級(jí)電容器,在保持水泥高強(qiáng)度的同時(shí),將離子導(dǎo)電率提升6個(gè)數(shù)量級(jí),使其具有良好的電化學(xué)可逆性與快速的電荷轉(zhuǎn)移能力,2萬(wàn)次充放電循環(huán)后,仍然能保持初始比電容的95%,可與建筑同壽命。

  “這一發(fā)現(xiàn)的靈感源于我們對(duì)植物根莖的觀察。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(guò)界面選擇性調(diào)控離子通過(guò)。”周揚(yáng)說(shuō),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。

  繆昌文表示,水泥混凝土材料正不斷改寫(xiě)傳統(tǒng)建材“結(jié)構(gòu)承載—能源消耗”的單一屬性,成果不僅為“雙碳”目標(biāo)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐,也為人類綠色智能生活開(kāi)辟無(wú)限可能。

  

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(責(zé)任編輯:王婉瑩)
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既能發(fā)電又能儲(chǔ)電的水泥問(wèn)世

2025年05月12日 07:22   來(lái)源:科技日?qǐng)?bào)   

  科技日?qǐng)?bào)訊 (記者金鳳 通訊員吳涵玉)水泥能發(fā)電,還能儲(chǔ)電?5月9日,中國(guó)工程院院士、東南大學(xué)教授繆昌文團(tuán)隊(duì)發(fā)布全球首創(chuàng)的仿生自發(fā)電—儲(chǔ)能混凝土。該技術(shù)直擊建筑行業(yè)高能耗痛點(diǎn),以水泥為載體開(kāi)辟全新能源路徑,有望重塑未來(lái)建筑與能源格局。

  數(shù)據(jù)顯示,目前我國(guó)建筑全過(guò)程能耗占到全國(guó)能源消費(fèi)總量的45%,碳排放量占全國(guó)排放總量超50%。同時(shí),光伏發(fā)電受天氣制約且儲(chǔ)能成本高昂。

  對(duì)此,東南大學(xué)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出N型熱電水泥和P型熱電水泥兩種自發(fā)電水泥基超材料,試圖將水泥從“能源消耗者”變?yōu)椤澳茉淳C合體”。

  “其中,N型熱電水泥塞貝克系數(shù)達(dá)-40.5毫伏/開(kāi),大約是傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的10倍;P型熱電水泥功率因數(shù)PF值是傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的51倍,ZT值為傳統(tǒng)水泥基熱電材料最高值的42倍?!眻F(tuán)隊(duì)科研人員、東南大學(xué)教授周揚(yáng)介紹,自發(fā)電水泥基超材料只要存在溫差就能持續(xù)發(fā)電,這填補(bǔ)了清潔能源受天氣制約的供應(yīng)缺口。此外,其抗壓強(qiáng)度提升60%、韌性增強(qiáng)近10倍,破解了傳統(tǒng)熱電材料力學(xué)性能不足的難題。

  團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出自儲(chǔ)電水泥基超級(jí)電容器,在保持水泥高強(qiáng)度的同時(shí),將離子導(dǎo)電率提升6個(gè)數(shù)量級(jí),使其具有良好的電化學(xué)可逆性與快速的電荷轉(zhuǎn)移能力,2萬(wàn)次充放電循環(huán)后,仍然能保持初始比電容的95%,可與建筑同壽命。

  “這一發(fā)現(xiàn)的靈感源于我們對(duì)植物根莖的觀察。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(guò)界面選擇性調(diào)控離子通過(guò)。”周揚(yáng)說(shuō),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。

  繆昌文表示,水泥混凝土材料正不斷改寫(xiě)傳統(tǒng)建材“結(jié)構(gòu)承載—能源消耗”的單一屬性,成果不僅為“雙碳”目標(biāo)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐,也為人類綠色智能生活開(kāi)辟無(wú)限可能。

  

(責(zé)任編輯:王婉瑩)

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