据西班牙《机密报》网站日前报道，几十年来，人类一直在地球上寻找稀土来制造电池，为我们的可再生电力和电动汽车之梦提供动力。近年来，镧系元素、钇和钪等金属一直是地缘政治活动的真正主角。但最近，一项令人着迷的新发现可能彻底改变世界能源格局。这一新发现是一种超级电容器，换句话说，就是一种电池。它由水泥、炭黑和水制成，这三种原料很常见。

最新一期的美国《国家科学院学报》周刊详细介绍了这一前景广阔的装置是如何工作的。参与这项研究的研究人员阿德米尔·马希奇表示：“当你把这些材料以特定方式结合在一起时，你就得到了一种导电纳米复合材料：这就是事情变得真正有趣的时候。”

电容器是非常简单的装置。它们由浸入电解质中的两块导电板组成，中间由薄膜隔开。在电容器上施加电压时，电解质中带正电的离子积聚在带负电的板上，带负电的离子则积聚在带正电的板上。由于带电离子无法穿越薄膜，被分开的带电离子会形成电场，导致电容器充电。两块板可以长时间积聚电荷，然后在需要时快速释放。电容器可以存储的电量取决于导电板的表面积。

美国麻省理工学院开发的上述新型超级电容器的关键不仅在于使用的材料，还在于技术：研究人员将高导电性炭黑混入混凝土混合物(水泥粉末加水)中，然后静置。当水与水泥发生作用时，水在相应结构中自然而然地形成了一个树枝状网络，碳则迁移到这些空间中，在硬化的水泥中形成线状结构。这些线状结构具有类似分形的结构：较大的分支会生出较小的分支，较小的分支则会生出更小的分支，以此类推，最终在体积相对较小的有限空间内形成非常大的表面积。然后，他们将这种材料浸入常规电解质(例如氯化钾)中，其结果是，由这种材料制成的两块电极在被绝缘层隔开后，形成了一种超级电容器。

▲印度火车站堆放的袋装水泥（新华社）

马希奇说：“随着混合物的固化，水泥中的水化反应系统地消耗了水分，而这种水化反应主要影响碳纳米颗粒，因为它们具有疏水性。炭黑则会形成一条导电线。”最重要的是，只需使用在地球上任何地方都能获得的这些廉价材料，就能轻易复制这一过程。

能源储存问题是可再生能源的致命弱点。太阳能电池板能在阳光普照时发电，但在人们急需点亮灯泡时却不能发电。因此，人们对电池和大型储能装置情有独钟。麻省理工学院研究人员提出的这一解决方案并非“万灵药”，但它可以填补居民家庭用电方面的缺口。2022年，居民家庭用电量约占西班牙全国总用电量的25%。随着越来越多的电动汽车被纳入电网，这一数字未来无疑还会增长。

水泥因其生产过程会产生二氧化碳，通常被视为应对气候变化努力的“敌人”，但它有望在应对气候变化的斗争中发挥积极作用，可能有助于减少家庭照明和空调系统对化石燃料的需求。

麻省理工学院的研究人员表示，他们的超级电容器未来可以安装在房屋或风力涡轮机的混凝土地基中，以方便储能。

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微信审核 | 李颖

内容编审 | 廉海东 余劲松

微信编辑 | 郭庆娜

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