Annons

Studien är den första där tegelstenar använts för att lagra elektricitet, och demonstrationen ovan visar hur tre tegelstenar lyser upp en diod.

Bild: 
D'Arcy laboratory, Department of Chemistry, Washington University in St. Louis

Tegelstenar lagrar elektricitet

Amerikanska forskare har lyckats lagra elektricitet i rött tegel. Tanken är att stenarna ska kunna driva husets fuktmätare, termostater eller nödbelysning vid strömavbrott.

Annons

”Tegelsten” är ett ord som används för att beskriva de riktigt tunga, svarta strömadaptrarna som kilats in bakom TVn och som man helst hanterar så lite som möjligt. I den engelska översättningen ”power brick” är liknelsen ordagrann.

Nu har forskare vid Washington University i St. Louis blivit först med att ladda riktiga, röda tegelstenar med elektricitet, och publicerat resultaten i Nature Communications.

Tegelstenen behandlas med nanofibrer

Metoden bygger på nanofibrer av en ledande polymer kallad PEDOT. Genom en ångbehandling lägger sig fibrerna runt tegelstenen och går in i dess porösa innanmäte. Stenarna seriekopplas i staplar med hjälp av en vattenbaserad elektrolyt som både skyddar mot kortslutning och förhindrar eldsvådor. I studien använde forskarna helt vanliga tegelstenar, köpta på ett byggvaruhus för sex kronor styck.

Ett mikroskop visar hur strukturen i tegelstenen förändras efter behandlingen. När PEDOT-materialet applicerats fylls den porösa tegelstenen av blåa, ledande nanofibrer.

Bild: 
D'Arcy laboratory, Department of Chemistry, Washington University in St. Louis

Eftersom processen gör stenarna till superkondensatorer – inte batterier – är energidensiteten begränsad. En PEDOT-sten rymmer mindre än en procent av energin som kan packas in i ett litiumjonbatteri med samma volym. Det gör att stenarna än så länge begränsas till energisnåla ändamål.

– Det kan vara mikroelektronik som termostater, fuktmätare, eller pH-mätare, säger en av forskarna bakom studien, Julio D'Arcy.

Enligt honom räcker även 50 stenar för att driva enklare nödbelysning i fem timmar vid ett strömavbrott. 50 stenar tar bara 13 minuter att ladda upp, och en sten som blivit laddad behåller energin i tre dagar

Förutom den korta laddningstiden kompenseras stenarnas låga energidensitet med en lång livslängd. Stenarna behåller 90 procent av sin kapacitet efter 10 000 cykler av total urladdning, något forskarna bedömer kan öka till 350 000 cykler när de finslipat tillverkningsprocessen.

Bärande väggar kräver vanligt tegel

En nackdel med PEDOT-stenarna är att de förlorar en del av sin stabilitet. Bygger man hus ska därför vanliga tegelstenar användas för bärande väggar medan PEDOT-stenarna kan bli ett dekorativt, uppladdningsbart yttre lager.

Simone Fabiano är lektor på Linköpings universitet och har läst den nya studien. Han är själv del av en svensk forskargrupp som nyligen tryckt kretsar i en tryckpress med hjälp av PEDOT-polymeren.

– Tanken att ge passiva föremål som tegelstenar extra funktionalitet är definitivt intressant, men innefattar många utmaningar. Denna forskning är i ett tidigt skede men verkligen med uppmuntrande resultat, så jag delar upphovsmännens optimism, säger han.

Förutom stenarnas låga energidensitet är han fundersam över det rent praktiska i om en av stenarna behöver bytas ut.

– Elektronik kan gå sönder och beräknas vanligtvis hålla i några år. Byggnader ska däremot helst bestå i århundraden. Hur byter man ut tegelstenar som inte fungerar längre?

På en skala från ett till tio, hur entusiastiska bör vi vara över de nya PEDOT-stenarna?

– Allt som allt skulle jag ge dem en sjua, då forskningen har mycket potential, säger Simone Fabiano. 

Genombrott för tryckt elektronik

Tryckt elektronik

Svenska forskare har lyckats tillverka en enkel dator med 100 transistorer i en tryckpress.

2019-11-19

Forskning & Framsteg berättar om fackgranskade forskningsresultat och om pågående forskning. Våra texter ska vara balanserade och trovärdiga, och sätta forskningsresultaten i sitt sammanhang för att göra dem begripliga. Forskning & Framsteg har rapporterat om vetenskap sedan 1966.