De betonnen supercondensator: twee platen gescheiden door een glasvezelmembraan (3) (afb: F-J Ulm et. al/PNAS)
Cement en roet zouden, in combinatie met water, kunnen fungeren als supercondensator om (elektrische) energie op te slaan. Supercondensatoren worden als alternatief gezien voor batterijen voor het opslaan van elektrische energie. Het gedachte systeem zou goedkoop zijn en de overmaat aan hernieuwbare energie kunnen opslaan (de meeste hernieuwbare energie is niet ‘op commando oproepbaar’). De onderzoekers van MIT stellen dat de supercondensator in de fundering van huizen zou kunnen worden ingebouwd, zonder dat dat veel extra kost die in staat zou zijn de energiebehoefte voor een dag op te slaan.
Condensatoren zijn vrij simpele elektrische componenten die bestaan uit twee stroomgeleidende platen ondergedompeld in een elektrolyt, gescheiden door een membraan. Als er een spanning over de platen gezet wordt dan verzamelen de positieve ionen in de elektrolyt zich aan de negatieve plaat, terwijl de negatieve ionen zich verzamelen rond de positief geladen plaat. Doordat het membraan de ionen tegenhoudt, blijft dat ladingsverschil behouden. De opslagtijd is (bijna) willekeurig lang (geen systeem is perfect) en die energie kan, anders dan bij batterijen, indien nodig heel snel vrijkomen.
Supercondensatoren zijn eenvoudigweg condensatoren die veel energie kunnen opslaan. Dat hangt af van de oppervlakte van de geleidende platen. Het vernieuwende in deze ontwikkeling is de methode om de cementplaat te maken met een groot effectief oppervlak door een netwerk van geleidend materiaal in het cement. Dat geleidende materiaal is roet (koolstofpoeder). Met water krijg je dan die condensatorplaten met een uiterst groot effectief oppervlak.
Die platen worden dan in een elektrolyt, zoals een kaliumchlorideoplossing, ondergedompeld of eigenlijk worden die poreuze platen volgepompt met elektrolyt. De hele zaak wordt afgemaakt met een scheidingslaag (een membraan oid om die ladingen gescheiden te houden) en klaar is de supercondensator. Als je de polen weer aansluit geeft de condensator de opgeslagen energie weer vrij.
Het mooie van dit systeem zou zijn dat door de hydratering van het cement de koolstofdeeltjes, die waterafstotend zijn, als een netwerk van draadjes door het cement worden gedreven. Daarvoor hoef je maar zo’n 3 volumeprocenten koolstof aan het cement toe te voegen, stellen de onderzoekers.
Grote behoefte
Met de opkomst van hernieuwbare energie is er, zoals gesteld, een grote, groeiende behoefte aan energieopslag. Daar is deze techniek uitermate geschikt voor, stelt Franz-Josef Ulm. De onderzoekers rekenden uit dat een blok van 45 m3 zo’n 10 kWu kan opslaan. Dat zou ongeveer het dagverbruik van een gemiddeld huishouden zijn.
Als ze meer roet toevoegden dan 3 vol% kon de supercondensator meer energie opslaan, maar daardoor wordt het beton wel wat zwakker. Dat is geen probleem als het beton niet (al te) sterk hoeft te zijn. Voor toepassingen in, bijvoorbeeld, fundering zou de grens liggen bij 10 vol%.
Een groot voordeel van het systeem is dat dat volledig opschaalbaar zijn (de onderzoekers hebben zelfs minicondensatortjes gemaakt). Ulm: “Je kunt platen van 1 mm maar ook van 1 m maken. Je kunt er een lichtdiode een paar seconden mee laten branden of een huis van stroom voorzien.” Ook zou je het cement/koolstof-beton ook als verwarmingsbron kunnen gebruiken door dat beton onder stroom te zetten, zegt de onderzoeker.
“Dit is een heel nieuwe manier om naar beton te kijken als onderdeel van de energieovergang.” Naar puntje is natuurlijk dat cement een geweldig grote koolstofvoetafdruk heeft.
Bron: Science Daily
Beste Arno Schrauwen,
Is fijnstof (roet) afkomstig van diesel motoren ook te gebruiken voor het vervaardigen van superconductoren? Roet met water en cement.
In afwachting van je reactie,
Vrg,
Leon Oostendorp
Fijnstof is lang niet alleen roet (=koolstof). Bovendien zou het nog een hele klus zijn om dat uit de atmosfeer te halen.
Beste Arno,
Ik zie zojuist jouw antwoord op mijn vraag.
Ik weet uit betrouwbare bron dat er een apparaat bestaat dat de roet deeltjes uit een zware diesel motor haalt, voordat het de machine (uitlaat) uit gaat en de lucht in gaat. Een knappe machine. Ik kom dan terug op jouw eerste deel van je antwoord, begrijp ik dat jij aangeeft dat het niet alleen die betreffende koolstof inhoud is dat bruikbaar kan zijn voor een batterij? Er is dus meer nodig begrijp ik om de roet deeltjes van afval tot bruikbare substantie te brengen. Zou het onder de noemen half fabrikaat kunnen vallen? Is dat werkelijk zo” is het dus niet alleen afval maar met enige bewerkstelliging door een bedrijf tot een echt product kunnen leiden? Weet jij of er al bedrijven zijn die zich hier specifiek mee bezig houden? als afnemer en als leverancier voor bruikbare producten deze roetstoffen als toevoeging kunnen leveren voor bijvoorbeeld superconductoren.
Ik hoop nog een reactie van je te krijgen.
Groeten,
Leon Oostendorp
0623787781
Het lijkt me op de eerste plaats verstandig geen troep in de atmosfeer te brengen, dus ook geen roet. Het kost altijd veel meer moeite die stoffen uit de lucht te halen dan ze elders te ‘oogsten’. En nee, ik ken geen bedrijven die zich daarmee bezighuiden. Er zijn, zoals je al opmerkte, roetfilters te koop. Wellicht houden die zich daarmee bezig. Roet is een vorm van koolstof, die verschillende verschijningsvormen kent (grafiet, grafeen, diamant enz.).