眾所周知,一塊普通的牆磚似乎跟高科技並不沾邊,只是用來建造房屋,但聖路易斯華盛頓大學的研究人員卻為牆磚帶來了新的用途,他們嘗試將磚塊設計為一種儲存電力的裝置。
最新的研究表明,普通的紅色磚塊可以改裝並用於儲電。這些磚塊可以替代電池連接到太陽能電板上,為物聯網傳感器供電。據研究人員稱,幾塊磚可以為LED供電,而充電13分鐘後,60塊磚可以為應急照明設備供電50分鐘。
所以,你有想過有一天,自家蓋房子用的紅色磚塊也會被研究人員拿來研究,而且還被發現了「奇特」的功能?據稱,磚塊中的紅色顏料可以觸發化學反應,就像鐵生鏽一樣使磚塊能夠儲存大量能量。
而且,這個過程並不需要專門的磚塊,任何種類的磚塊都可以進行工作。當然,與儲存化學能的電池相反,磚塊儲存的是電荷,這種能量轉移已經在建築中存在數千年了。
研究人員稱,這能讓磚成為超級電容器,既具有電容器快速充放電的特性,同時又具有電池的儲能特性。並且它們還能夠堆疊在一起,成為一個更大的儲能裝置。此外,還要在牆磚上刷上環氧樹脂塗層,起到保護作用。傳統電容器的缺點是不如電池的化學能那麼強大。但與電池不同,電荷可以反覆更新而不會耗盡。
研究人員利用磚的多孔結構,使用氣相沉積技術為整塊磚添加了一層名為PEDOT的導電聚合物,讓磚變成一個儲能電極。磚本身的紅色色素——氧化鐵(鐵鏽),對於誘發聚合反應來說十分關鍵。研究人員用一個概念驗證裝置證明,可以用一塊磚直接給一個發光二極體(LED)充電。
研究小組先從普通的紅磚開始,然後再結合PEDOT的導電聚合物。這種材料是由納米纖維組成,它們在磚的多孔結構中工作,能夠最終將整個材料變成傳導和儲存能量的「離子海綿」。
在測試中,一塊磚塊可以在10秒內充電到3伏,然後點亮綠色LED燈10分鐘。研究人員指出,這些磚還能夠在水中工作,可以連接到太陽能電池等可再生能源上。作為超級電容器,這些磚塊每小時可以充電數十萬次。
這種方法簡單並且成本低廉,可以使用新的磚塊上也可以使用回收的舊磚塊。並且只需50塊磚,就能夠實現應急照明供電5小時。
近年來物聯網快速發展,數以十億計的「物體」與設備之間的連接,需要著力思考如何為這些設備供電,尤其是安裝在偏遠地方時,這就需要設計及施工者通過各種不同於以往的非傳統方式收集電能,如如太陽光、射頻信號和振動動能等。如果牆磚獲取電能的裝置真能實現,也是物聯網領域一種非常好的嘗試。