I v budoucnosti budou města vyžadovat velké množství elektrické energie pro své fungování, a to ideálně z obnovitelných zdrojů. Tuto energii je však třeba někde ukládat. Ve městech budoucnosti by se takovým úložištěm mohl stát speciálně upravený beton, ze kterého se staví domy či chodníky. Jak se vyrábí?.
Využívání obnovitelných zdrojů energie s sebou nese výzvu, jak lokálně ukládat energii, když nesvítí slunce nebo nefouká vítr. Řešením mohou být superkapacitní úložiště, ve kterých je možné energii uchovat v případě jejího nadbytku a čerpat ji později v případě potřeby.
Z tohoto důvodu spatřil světlo světa materiál, který se nazývá elektronově vodivý uhlíkový beton neboli ec³. Vyrábí se kombinací cementu, vody, běžného kapalného elektrolytu a extrémně jemného uhlíkového prášku zvaného nanočásticová saze.
Po smíchání složek vytvoří hustou, vodivou síť schopnou nést elektrický náboj. Jakmile je materiál zabetonován, je schopen ukládat a uvolňovat energii podle potřeby. Výzkumníci z MIT nyní desetinásobně vylepšili tuto „betonovou baterii“, čímž připravili cestu pro její využití k přeměně budov, mostů a chodníků na obří zásobníky energie schopné napájet celá města.
V nové studii publikované koncem září v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vědci uvedli, že od roku 2023 dosáhli desetinásobného zvýšení kapacity akumulace energie ec³.
Domy a chodníky ukládající energii
Pět krychlových metrů tohoto materiálu nyní dokáže uložit více než 10 kilowatthodin elektřiny, což je zhruba dost na napájení typické domácnost po dobu jednoho dne. Ještě před dvěma lety by dosažení takové úrovně úložiště vyžadovalo devětkrát větší objem.
„Díky těmto vyšším energetickým hustotám a prokázané hodnotě v širším aplikačním prostoru nyní máme k dispozici výkonný a flexibilní nástroj, který nám může pomoci řešit širokou škálu přetrvávajících energetických problémů,“ uvádí hlavní autor studie Damian Stefaniuk, vědecký pracovník MIT.
I když ec³ nedosahuje energetické hustoty tradičních bateriových technologií, jako jsou ty lithium-iontové (které do stejné hmotnosti nebo objemu v sobě shromažďují stokrát více energie), skutečnost, že jej lze odlévat přímo do stavebních prvků a může vydržet tak dlouho, jako samotná konstrukce, aniž by se spoléhalo na vzácné nebo toxické materiály, ho činí pro vědce obzvláště atraktivním.
Nové zvýšení výkonu vyplynulo z lepšího pochopení interakce mezi uhlíkovou sítí uvnitř betonu a elektrolytem a ze změn ve způsobu výroby materiálu.
Změna výrobní technologie, lepší vlastnosti baterie
Vědci místo namáčení desek materiálu v elektrolytu po jeho ztvrdnutí přidali elektrolyt přímo do vody použité v původní směsi. To umožnilo výrobu silnějších desek s vyšší energetickou hustotou bez kompromisů ve vodivosti.
Tým z MIT také testoval různé typy elektrolytů, včetně mořské vody, a našel několik vhodných možností. Nejlepších výsledků pak dosáhla směs kvartérních amoniových solí – používaných v dezinfekčních prostředcích pro domácnost – a acetonitrilu, vodivého rozpouštědla běžného v průmyslových procesech.
K produkci ec³ přitom stačilo učinit jen malé změny ve výrobě betonu, což do budoucna otevírá příležitost k udržitelné výstavbě. Materiál by mohl být „multifunkčním betonem“, který dokáže ukládat energii, absorbovat CO2 a ještě se sám opravovat.
Již byl testován v Japonsku k vytápění chodníků při sněžení, jakožto alternativa k posypové soli. Jeho využití by však mohlo být mnohem širší – od domácností fungujících nezávisle na síti až po parkovací místa a silnice, které by jednoho dne mohly nabíjet elektromobily.
„Spojením moderní nanovědy se starobylým stavebním kamenem civilizace otevíráme dveře k infrastruktuře, která nejen podporuje naše životy, ale také je pohání,“ prohlašuje James Weaver, docent materiálových věd a inženýrství na Cornellově univerzitě a spoluautor studie.
Více se dočtete v časopise 21. století číslo 1/2026, které vyšlo 15. prosince 2026.
Zdroj: LiveScience
