Technologie

Počet cihel v objektu se bude udávat ve watech

Stavební cihly mohou být přeměněny na zařízení pro ukládání energie, která je dostatečně silná na to, aby dokázala rozsvítit LED světla. Cihly, z nichž jsou postaveny zdi domu, by jednou mohly být řešením zelené energie.

Aby byly běžné cihly schopné skladovat elektřinu, výzkumníci do nich přidali sérii plynů. Prvky reagují s chemickými složkami cihel a pokrývají je sítí plastových nanovláken, která jsou dobrými vodiči elektřiny. S touto příměsí jsou pak cihly schopné uchovávat energii. Věc má však stále mnoho nejasností.

Lidstvo hledá nejrůznější způsoby, jak by se dala skladovat elektrická energie. Tajemství úspěchu, respektive velice nadějným příslibem do budoucnosti, je polymerem PEDOT, který už vědci zkoušeli využít např. ke stabilizaci katod. Na Washington University jej aplikovali na tradiční oranžové cihly, ze kterých se domy staví už několik tisíc let. Doposud ale kromě stavebního prvku a termoizolace neměly další funkce.

Vědci z této univerzity si ale myslí, že by tomu mohlo být i jinak právě díky výše zmíněnému polymeru. Na tradiční cihly s pomocí vysoké teploty 160 °C a různých materiálů byli schopni nanést vrstvu polymeru PEDOT, což je možné i díky červenému barvivu cihel, oxidu železitému (Fe2O3).

Cihly už nebudou sloužit jen na stavbu domů a dalších budov. Dostanou novou funkci, která dokáže rozsvítit světla a napájet menší elektroniku. Z materiálu se stane úložiště elektřiny dodávající energii zeleným domům. „To, co jsme v naší práci prokázali, je dostačující k rozsvícení osvětlení, které by mohlo být zakotveno uvnitř stěn domu,“ řekl jeden z autorů studie Julio M. D‘Arcy, odborný asistent chemie na Washingtonské univerzitě v St. Louis v Missouri.

Co je PEDOT
Jako vodivý polymer zvolili vědci již delší dobu známý PEDOT (poly (3,4-ethylendioxythiofen)). Genialita jejich nápadu ale spočívá v jednoduchosti řešení – využití cihel. Kromě oxidů křemičitého a hlinitého, je v nich také dostatek oxidu železa (v jiných případech mu říkáme hematit nebo rez). Kromě toho, že dává cihle onu typickou červenou barvu, je to on, který spouští po vsáknutí nástřiku proces polymerizace. Je to právě porézní mikrostruktura pálených cihel, která spolu s přítomným hematitem tvoří ideální substrát, jak pro tvorbu robustních elektrod, tak i pro nanášení nanofbrilárního vodivého polymerního ethylendioxythiofenu propůjčujícího povlaku vysokou elektronickou vodivost.

Již Číňané

Historie vypalovaných cihel sahá až do neolitické Číny. Teď to vypadá, že po tisíci letech, a znovu zásluhou Číňanů, dostanou cihly novou šanci. Jak jsme již psali, cihly dovybavené povlakem z vodivého polymeru, mohou sloužit jako stacionární superkondenzátory.

Hongmin Wang se svými kolegy údajně vyvinuli levný způsob, jak pomocí par kyseliny na cihlu nanášet při teplotě 160 stupňů Celsia povlak vodivého polymeru. Protože je cihla porézní materiál, napařovaný polymer se vsakává a jeho vodivá nanovlákna pronikají hluboko pod povrch. Výsledkem je jakási iontová houba schopná uchovat elektrický náboj, a tím i elektrickou energii.

Na povrchu se pak vytvoří tenoučká vrstvička polymeru, která zasahuje i porézní struktury samotné cihly a vytváří tak superkapacitor. I když jde o soustavu kondenzátorů, výsledkem je něco, co se po vhodném propojení svou funkcí baterii hodně podobá. Má to dokonce i nějaké přednosti. Lze to například velmi rychle (v řádu sekund) nabít i vybít. Zachová si to svou počáteční kapacitu po mnoho tisíc nabíjecích cyklů. I po deseti tisících cyklech zůstává na 90 %.

Kladem takové „baterie“ by bylo, že by pracovala efektivně při teplotách od -20 do +60 °C. To, že cihlový kondenzátor lze dobíjet i stotisíckrát za hodinu, je výhodou například ve spojení s mikroelektronickými senzory. A tak kdo ví, možná se v použití cihel u rodinných domků dočkáme jisté renesance. Architektům by měly být schopny nabídnout trochu víc než beton.

Ještě zbývá dodat, že aby se cihly nezkratovaly, vyvinuli vědci k jejich separaci speciální gel z vinylalkoholu a jednomolekulární kyseliny sírové. Uvedená kombinace vykonává funkci jak elektrolytu, tak i separátoru. Vnější ochranu a voděodolnost tomu všemu pak dodává nástřik pryskyřicí.

Teorie prozatím nemá využití v praxi

Výrobci cihel na tuzemském trhu podobné inovace prozatím nechystají. „V dnešní době se vymýšlí a vylepšuje převážně designová stránka cihel, ať už jde o formát, jiný tvar, barevnost či pevnost. Základ jako takový však vždy zůstává stejný,“ popisuje obchodně technický zástupce frmy Brickland Jan Drahoňovský. „Lícová cihla jako taková nemá potenciál sama o sobě být úložištěm energie a není u ní normovaný požadavek ani na akumulaci tepla. Lícový materiál je čistě estetická záležitost na provětrávané fasády,“ říká Drahoňovský.

Podle něj Česká republika nemá potenciál stát se globálním ani evropským hráčem na trhu se zdicím materiálem. „Proto předpokládáme, že čeští výrobci dlouhodobě neplánují žádné novinky. U cihel bych potvrdil výrok, že vše, co se dá vynalézt, už bylo vynalezeno,“ uvedl Drahoňovský. Společnosti se podle něj spíše soustředí na modernizaci a zefektivnění výroby cihel, snížení nákladů frem, zvýšení zisku a kvality cihel.

Jenže řetěz věda – vývoj – praxe, jde tak rychle kupředu, že se za pár let můžeme dost divit. Jeden chytrák se taky chystal zrušit patentový úřad, protože přece vše již bylo vynalezeno…

Pokud jde o výzkum, ten je ve fázi tzv. proofofconcept (ověření konceptu). To znamená, že vědci teprve veřejnosti demonstrovali, že něco takového vůbec funguje a technologie lze použít k dané funkci. Rozhodně to ale neznamená, že je hotovo a může jít v brzké době na trh. Ostatně zde to zkoušeli jen na malých cihličkách objemu pár desetin cm3, které rozsvítili malou zelenou LEDku. Takové zprávy o výzkumu se pochopitelně dají použít i dalšími týmy k hledání jiných způsobů využití materiálu PEDOT.

Text: Jiří Kučera
Foto: iStock

Přidejte komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

*