盖房子的混凝土

也能做蓄电池

能否用“%的太阳能、风能+储能”满足所有的能源需求?全世界一直在为此争论不休。其实，早就有国家级的实例证明，关键在于要有足够的储能系统。所以，储能技术研究风靡世界。几年前，新泽西州的一家公司便是，可用建房的混凝土板做蓄电池，给间歇性的太阳能光伏“储能”；如果我们的家庭和办公室有一天要由间歇性的可再生能源供电，那么可能需要电池在太阳下山、风不吹时用电池保持供电。但蓄电池也有自己“非绿色”的缺点，其中最主要的是生产和运输蓄电池的环境成本，如果我们的家庭和办公室的墙壁能够储能，这些疑虑就会消失。

他们造的一块9x9厘米、1厘米厚的可充电混凝土板，能量密度为每平米7Wh：“如果我们有个平米的房子，有平米混凝土墙、嵌板或地板，那就是个潜在的、平米的混凝土蓄电池，大约每天可储能2kWh。”

这个蓄电池本质上是一种三层混凝土的“三明治”。外层用涂层碳纤维网加强作为电极;阳极侧有铁，阴极侧有镍，是个非常强大的系统，可以承受过充和过放电，使用寿命非常长。与此同时，电池的容量低，但由于有大量的混凝土可以使用，这对混凝土蓄电池不是缺点。”

其结果是个可以重复充电的蓄电池，这一发展可能会使混凝土电池快速走出研究阶段，进入可用性领域。因电流和电压较低，腐蚀不是问题。她说，至少在一百年内，在最坏的情况下，电极或导电砂浆中碳纤维的腐蚀并不明显。余热也不大可能使任何用户感觉不适。墙壁只会比环境温度高几度，不会使室温上升。更大的挑战是在建筑物或蓄电池材料在准备退役时如何“再循环”，因为复合材料很难回收利用。

全新超级电容

主要成分：水泥+黑炭+水

近日，根据麻省理工学院的一项新研究，人类历史上最为常见的两种材料，水泥和炭黑，可能成为一种新型低成本储能系统的基础原料。MIT研究人员发现，这两种材料可以与水结合，制成超级电容器（电池的替代品），从而可以储存电能。据称，这项技术可以使能源网络在可再生能源供应波动的情况下保持稳定，从而促进太阳能、风能和潮汐能等可再生能源的使用。

研究人员说，他们的超级电容器最终可以被整合到房屋的混凝土基础中，在那里它可以储存一整天的能量，而基础的成本很少（或基本没有），并且仍然提供房屋所需的结构强度。研究人员还设想建设一条混凝土道路，可以为行驶在这条道路上的电动汽车提供非接触式充电。具体而言，研究人员将具有高导电性的炭黑与水泥粉和水一起放入混凝土混合物中，并让其固化，当水与水泥发生反应时，水在结构中自然形成一个分支网络，碳迁移到这些空间中，在硬化的水泥中形成线状结构。

这些结构具有类似分叉的结构，较大的分支会生出较小的分支，而这些分支会生出更小的分支，以此类推，最终在相对较小的体积范围内形成一个非常大的表面积。然后将这种材料浸泡在标准的电解质材料中，比如氯化钾，它提供了积聚在碳结构上的带电粒子。研究人员发现，由这种材料制成的两个电极，由一个薄空间或绝缘层隔开，形成一个非常强大的超级电容器。

研究人员指出，水泥和炭黑是两种至少有两千年历史的材料，“当你以一种特定的方式组合它们时，你就会得到一种导电的纳米复合材料，这就是事情变得真正有趣的时候”。而且，所需的碳量非常小，只占混合物体积的3%，就能形成一个渗透的碳网络。研究人员说，由这种材料制成的超级电容器在帮助世界向可再生能源过渡方面具有巨大的潜力。无排放能源的主要来源，如风能、太阳能和潮汐能，都是在可变的时间产生它们的输出，而这些时间往往与电力使用的高峰不一致，因此储存电力的方法是必不可少的。

混凝土电容

充电更快储能更多

研究小组计算出，一块45立方米大小的纳米碳黑掺杂混凝土（相当于一个直径约3.5米的立方体），将有足够的容量存储大约10千瓦时的能量，这被认为是一个家庭的平均每日用电量。由于混凝土可以保持其强度，用这种材料做地基的房子可以储存太阳能电池板或风车产生的一天的能量，并在需要的时候使用。而且，超级电容器的充放电速度比电池快得多。研究人员还说，这项技术的最初用途可能是在远离电网的孤立的家庭、建筑物或避难所，这些地方可能由连接在水泥超级电容器上的太阳能电池板供电。

最长五十年

几种储能方式谁将脱颖而出

长时储能：实际上对于多长算长时，国际上并没有明确定义。美国能源部是将其定义为额定功率下连续放电大于等于10小时。但也有机构给出的定义是：可实现跨天、跨月，乃至跨季节充放电循环的储能系统。

长时储能的概念虽然近期才出现，但人类长时储能的实践却是有超长历史了。其中最为人所知的就是抽水蓄能，目前它仍旧在世界范围内储能占比最大。基于重力的抽水蓄能是一种古老而成熟的储能技术。虽然建造成本和周期稍长，但设施一旦建成，其储能成本就会非常低，且可以存储大量的能源。难关主要表现在选址，必须选定合适的地址，且不能破坏生态环境。除了抽水蓄能这一方式，人类已经开发和正在开发多种长时储能技术。

核电池

核电池放电原理是，当放射性物质衰变时，能够释放出带电粒子，如果正确利用就能够产生电流。通常不稳定(即具有放射性)的原子核会发生衰变现象，在放射出粒子及能量后可变得较为稳定。核电池正是利用放射性物质衰变会释放出能量的原理所制成的。

军事和航空航天领域用核电池比较多，这类核电池体积往往很大。削减体积是核电池面临的重大难关之一。但是这一方向一直吸引着科学家，因为当体积缩小到可以民用时，它为产品所提供的动能甚至可能比产品本身寿命都要长。而核电池微型化、安全化，吸引着科学家持续不断地进行研究。现在已经略有小成，由美国密苏里大学计算机工程系研究组研发出的“核电池”体积小电力强。大于1美分硬币(直径1.95厘米，厚1.55毫米)，但电力是普通化学电池的万倍。

重力储能

任何一种有质量的物体下落时，重力所带来的能量都可以利用。抽水蓄能就是利用这种原理。现在有一家公司在用混凝土砌块来实现这一储能方式。他们的方案是，通过起重机将成千上万个特制的混凝土块堆放成塔台，然后在需要释放能量时再把它们放下，从而存储多余的能量。

这一技术充满了争议性，很多人认为，在处处都讲究高科技的当今，这样的方案也太低科技了。但是无论如何，这种方式确实能产生能量和储能能量。但也有人质疑，首先建造基础设施的成本高昂，其次为了增加能量密度，必须使用大重量的铁块，这增加了线缆的成本和要求，定期维护和更换是必须的，不然那么重的东西砸到地上，大概率是要引起地震的。

空气压缩

空气压缩储能技术分为地下压缩空气储能技术和液态空气储能技术。地下空气压缩是将地下空间作为巨型储存罐，使用多余的电能将压缩空气泵入地下空间，在需要时释放压缩空气可使发电设施重新发电。但是，这种储能技术通常受到地理环境的限制，也有很多公司在探索突破地域限制的地下空气压缩方案，加拿大储能开发商Hydrostor公司采用了不同的方法：将压缩空气泵入现有的洞穴中(例如废弃的矿井)，并用水保持恒定压力，其目标是使压缩空气储能技术摆脱受到地质条件的限制，同时采用其他成熟行业的设备而将技术风险降至最低。

铁空气电池

近期进入商业化的长时储能技术还冒出了铁空气电池，它剑走偏锋，而且目前属于技术保密阶段，所以其神秘性也吸引了很多

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