碳煙和水泥製作的混凝土電池，可用於在住宅和道路中儲存能量

水泥和碳煙（carbon black）是人類歷史上使用最普遍的兩種材料。現在，科學家們說，它們還可以為未來的能源消耗提供支援。麻省理工學院的研究人員找到了一種方法，透過混合水泥、水和碳煙，創造出一種創新的儲能材料。這種設計具有可擴展性，可用於將道路或建築物轉化為可再生能源。科學家們說，新設計背後的秘密在於混合基礎材料生產超級電容器的方法。

研究人員已經嘗試透過將混凝土與石墨烯基碳奈米管混合，賦予結構材料類似電池的特性。然而，奈米管的生產成本高昂，且不易在現實世界中推廣應用。另一方面，碳煙是煤炭、植物物質或燃料不完全燃燒產生的一種材料，由於其供應充足，它提供了一種比奈米管更具成本效益的替代品。 

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研究小組發現，碳煙與水和水泥混合後，會形成「分形」的電子導電網路。然後，他們將最終產品製成厚 1 毫米、寬 10 毫米的小板，並將其包裹在標準電解質材料氯化鉀膜中，形成類似三明治的結構。 

科學家們說，由這種材料製成的兩個電極被絕緣層隔開，進而形成了一個非常強大的超級電容器。供電時，電極板可以點亮一系列 LED 燈。研究小組認為，這種新材料可以整合到道路或建築物中，儲存足夠使用一天的能量。 

即使基礎混合物能起到超級電容器的作用，要保持其儲能能力和結構強度仍然是一個挑戰。加入更多的碳煙會增加儲存的能量，但混凝土會變得更脆弱。研究人員發現，對於地基或其他結構元素來說，最理想的混合比例是使用 10% 左右的碳煙。 

當結構強度不是問題時，可以增加碳煙的用量，進而製造出更強大的超級電容器。麻省理工學院的土木工程師法蘭茲-約瑟夫-烏姆（Franz-Josef Ulm）和他的同事們目前正在努力開發一種相當於 12V 電池的汽車應用產品。原型可在大約 18 個月內問世，它也可以作為家庭儲能的元素磚。

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