水泥和炭黑是人类历史上使用最普遍的两种材料。现在，科学家们说，它们还可以为未来的能源消耗提供支持。麻省理工学院的研究人员找到了一种方法，通过混合水泥、水和炭黑，创造出一种创新的储能材料。这种设计具有可扩展性，可用于将道路或建筑物转化为可再生能源。科学家们说，新设计背后的秘密在于混合基础材料生产超级电容器的方法。

研究人员已经尝试通过将混凝土与石墨烯基碳纳米管混合，赋予结构材料类似电池的特性。然而，纳米管的生产成本高昂，且不易在现实世界中推广应用。另一方面，炭黑是煤炭、植物物质或燃料不完全燃烧产生的一种材料，由于其供应充足，它提供了一种比纳米管更具成本效益的替代品。

研究小组发现，碳黑与水和水泥混合后，会形成"分形"的电子导电网络。然后，他们将最终产品制成厚 1 毫米、宽 10 毫米的小板，并将其包裹在标准电解质材料氯化钾膜中，形成类似三明治的结构。

科学家们说，由这种材料制成的两个电极被绝缘层隔开，从而形成了一个非常强大的超级电容器。供电时，电极板可以点亮一系列 LED 灯。研究小组认为，这种新材料可以集成到道路或建筑物中，储存足够使用一天的能量。

即使基础混合物能起到超级电容器的作用，要保持其储能能力和结构强度仍然是一个挑战。添加更多的炭黑会增加储存的能量，但混凝土会变得更脆弱。研究人员发现，对于地基或其他结构元素来说，最理想的混合比例是使用 10% 左右的炭黑。

当结构强度不是问题时，可以增加炭黑的用量，从而制造出更强大的超级电容器。麻省理工学院的土木工程师弗朗茨-约瑟夫-乌尔姆和他的同事们目前正在努力开发一种相当于 12V 电池的汽车应用产品。原型可在大约 18 个月内问世，它也可以作为家庭储能的元素砖。