盖房子用的水泥能用来发电，还能当成“电池”储能。东南大学9日发布最新科研成果，该校科研人员研发出仿生自发电－储能混凝土，将高能耗的水泥变为“绿色能量体”，为构建新型能源体系、实现“双碳”目标提供技术助力。
统计数据显示，我国建筑全过程能耗占到全国能源消费总量的45%，碳排放量占全国排放总量超50%。针对当前建筑行业高能耗、传统光伏发电受天气制约、储能成本较高的痛点，中国工程院院士、东南大学教授缪昌文带领的科研团队以水泥为载体，研发了N型、P型两种自发电水泥基材料和自储电水泥基超级电容器。
实验结果显示，N型热电水泥的塞贝克系数（衡量材料热电性能的重要参数）为传统水泥基热电材料最高值的10倍；P型热电水泥的功率因数PF值（衡量交流电源效率的重要参数）是传统水泥基热电材料最高值的51倍，衡量热电材料热电转换效率的ZT值为传统水泥基热电材料最高值的42倍。科研团队还基于特种磷酸镁水泥研发了储能材料，制成储能墙板后可存储居民住宅约一天的用电量，与光伏配套使用可提升光伏利用率30%以上，降低用电成本超过50%。
“这项创新成果的研发灵感源于我们对植物根茎的深度观察。”东南大学材料科学与工程学院教授周扬介绍，自然界中植物维管组织的层状木质结构不仅强韧，还能为离子传输提供“高速通道”，并通过界面选择性调控离子通过。受此启发，科研团队运用双向冷冻冰模板法，复刻植物维管的微观形态，并向层间孔隙填充柔性材料，实现水泥基材料高强、高韧、高离子导电率的统一，让水泥兼具建筑材料与能源载体的双重属性。
缪昌文院士表示，仿生自发电－储能混凝土在自发电与自储能技术方面取得的突破，有助于推进建筑、交通等领域清洁低碳转型。在建筑领域，自发电、自储能水泥制成的墙板可以降低建筑对外部电网的依赖；未来这一新材料还有望拓展到偏远地区无人基站供电、低空飞行器续航补能等场景，应用前景广阔。
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