储能新突破！美国科学家发明新型廉价储能材料，可制作超级电容

“电能的储存问题”一直是科学研究的热点领域，常见的对电能进行蓄能的方式包括抽水蓄能、电池蓄能、电解氢蓄能、压缩空气蓄能等，这些方式均是将电能转变为其他能量形式进行储存。

目前最廉价且使用最广泛的还是抽水蓄能。部分地区会出现白天电不够用，夜间电量过剩的问题，为了解决这个问题，部分发电站便利用夜间过剩的电进行抽水蓄能，然后白天再用来发电，实现对水利资源的高效利用。不过这种蓄能方式仍然具有很大的局限性，在水资源丰富的地方才能够应用。但随着电解氢蓄能技术的成熟，人类将拥有更高效的蓄能方式。

那难道没有直接将电能储存起来的方式吗？有，那便是超级电容！

据今年发表在《美国国家科学院院刊》上的报告显示，美国麻省理工学院和哈佛大学的联合研究团队发明了一种新材料，这种材料具有储存电能的功能。该研究团队利用水、水泥和炭黑这三种很廉价的材料，结合起来制作出了一种能够储存电能的水泥。

资料显示，其实早在2021年的时候，美国麻省理工学院和法国国家科学研究中心就已经合作制作出了能够导电和发热的水泥，而这种储能功能是后面才研究出来的。

那传统水泥是如何变成能够储存电能的新材料的呢？原理很简单，那就利用炭黑将水泥变成超级电容。当然，要想让这种水泥变成超级电容器还需要添加一点电解质，比如氯化钾。

炭黑，学名叫作碳黑，是一种黑色细小粉末状无定形碳，主要成分就是含量在90%以上的碳。碳黑具有疏水性和一定的导电、导热性能，化学性质稳定、耐酸碱。不过这里科研人员使用的是具备高导电性的纳米级碳黑材料。

科研人员将少量的碳黑混合在水泥中，水泥固化时会吸收水分，碳黑粒子会因疏水性在水泥内发生聚合，只要控制得当，就能够形成类似于触须的纤维网络状结构，而这些由炭黑形成的“触须”就可以充当导线，并在相对较小的体积范围内形成一个非常大的表面积，以实现超级电容的功能。

研究人员表示，其在实验室成功研发的这些水泥电容器虽然还比较小，目前只能提供足够点亮几个LED灯泡的能量，但通过改进应该能够将这种储能水泥的电能储存水平提高很多倍，最终应用于建筑领域。

如果能将这种新型的储能水泥应用在建筑领域，并将太阳能所发的电储存在这种超级电容中，那将让太阳能的应用变得更加广泛。

电容相信很多人都知道，它是一种能够将电能储存起来的装置，与电阻、电感、二极管等元件经过复杂的组合，可以实现诸多电路功能。电池是将电能以化学能的形式储存起来，而电容则是直接储存电荷，因此电容的充放电速度极快。

上世纪七八十年代，科学家提出了一种新型储能装置，这是一种通过极化电解质来储能的装置，不同于化学电池，它是一种介于传统电容器与电池之间的储能装置，因此被称之为超级电容。其储能的过程并不发生化学反应，并且这种储能过程是可逆的。

超级电容简单来说就是能够储存大量电荷的电容装置，与传统电池相比，它拥有诸多优点。

首先，超级电容能够实现快速充电，这里的快速充电可以用秒充来形容，因为就算是容量比较大的超级电容几分钟也能充满。不仅是秒充，这种超级电容还具有超强的大电流放电能力。

其次，由于充放电过程中不发生化学反应，因此超级电容的寿命也极长，可以反复充放电数万乃至数十万次，远超传统的化学电池。

欢迎关注点赞！