Ingenieurs uit Zuid-Korea hebben een cementcomposiet ontwikkeld dat in beton kan worden gebruikt voor constructies die elektriciteit opwekken en opslaan door blootstelling aan externe mechanische energiebronnen zoals voetstappen, wind, regen en golven.
Door gebouwen om te zetten in energiebronnen, zal cement volgens hen het probleem oplossen dat de gebouwde omgeving 40% van de wereldwijde energie verbruikt.
Gebruikers van het gebouw hoeven zich geen zorgen te maken over elektrocutie. Tests hebben aangetoond dat een volumepercentage van 1% geleidende koolstofvezels in een cementmengsel voldoende is om het cement de gewenste elektrische eigenschappen te geven zonder de structurele prestaties in gevaar te brengen, en de opgewekte stroom is veel lager dan het maximaal toelaatbare niveau voor het menselijk lichaam.
Onderzoekers in de werktuigbouwkunde en civiele techniek van Incheon National University, Kyung Hee University en Korea University hebben een cementgebonden geleidend composiet (CBC) met koolstofvezels ontwikkeld dat tevens kan fungeren als een tribo-elektrische nanogenerator (TENG), een type mechanische energieopwekker.
Ze ontwierpen een structuur op laboratoriumschaal en een op CBC gebaseerde condensator met behulp van het ontwikkelde materiaal om de mogelijkheden voor energieopwekking en -opslag te testen.
"We wilden een structureel energie-efficiënt materiaal ontwikkelen dat gebruikt kan worden voor de bouw van energieneutrale gebouwen die hun eigen elektriciteit opwekken en gebruiken," aldus Seung-Jung Lee, hoogleraar aan de afdeling Civiele Techniek en Milieukunde van de Incheon National University.
"Omdat cement een onmisbaar bouwmateriaal is, hebben we besloten om het te gebruiken in combinatie met geleidende vulstoffen als het belangrijkste geleidende element voor ons CBC-TENG-systeem," voegde hij eraan toe.
De resultaten van hun onderzoek zijn deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Nano Energy.
Naast energieopslag en -opwekking kan het materiaal ook worden gebruikt voor het ontwerpen van zelfdetecterende systemen die de structurele gezondheid bewaken en de resterende levensduur van betonconstructies voorspellen zonder externe stroomvoorziening.
"Ons uiteindelijke doel was om materialen te ontwikkelen die het leven van mensen verbeteren en geen extra energie nodig hebben om de planeet te redden. We verwachten dat de bevindingen van dit onderzoek kunnen worden gebruikt om de toepasbaarheid van CBC als een alles-in-één energiemateriaal voor energieneutrale gebouwen uit te breiden", aldus professor Lee.
Bij de publicatie van het onderzoek merkte de Incheon National University geestig op: "Het lijkt wel een veelbelovende start van een betere en groenere toekomst!"
Wereldwijde bouwbeoordeling
Geplaatst op: 16 december 2021