Un laboratoire de chimie de synthèse a travaillé à convertir le pigment rouge des briques communes en un plastique conducteur d'électricité, et ce processus a permis de transformer les briques en dispositifs de stockage d'électricité. Ces supercondensateurs en brique pourraient être connectés à des panneaux solaires pour stocker de l'énergie rechargeable. Les supercondensateurs stockent la charge électrique, contrairement aux batteries, qui stockent l'énergie chimique.
La structure poreuse de la brique est idéale pour stocker de l’énergie, car les pores donnent à la brique une plus grande surface que les matériaux solides, et plus la surface est grande, plus un matériau de supercondensateur peut contenir d’électricité. Les briques sont rouges parce que l'argile dont elles sont fabriquées contient de l'oxyde de fer, mieux connu sous le nom de rouille, qui est également important dans ce processus.
Les pores des briques sont remplis avec une vapeur d'acide qui dissout l'oxyde de fer et le convertit en une forme réactive de fer qui rend les synthèses chimiques possibles. Il faut ensuite faire circuler un gaz différent à travers les cavités pour les remplir d'un matériau à base de soufre qui réagit avec le fer. Cette réaction chimique laisse les pores revêtus d'un plastique électriquement conducteur, PEDOT.
Le film résultant recouvre les surfaces des briques avec des nanofibres qui ressemblent aux fins filaments produits par les champignons. La structure en nanofibres de ce polymère conducteur a une faible résistance électrique ainsi qu'une grande surface spécifique, ce qui le rend idéal pour les applications liées à l'énergie.
POURQUOI EST-CE IMPORTANT?
L'oxyde de fer, qui est un déchet omniprésent, est convertit en un intermédiaire réactif - une substance utile dans les réactions chimiques. En contrôlant une réaction chimique qui utilise cet intermédiaire, des revêtements de nanofibres semi-conductrices de pointe ont été produits..
Transformer la rouille en un matériau de source chimique utile est rentable et démontre comment les matériaux inertes ont le potentiel d'être transformateurs dans la fabrication de produits chimiques. Ces travaux montrent comment les déchets peuvent être valorisés et réutilisés pour produire des matériaux de pointe qui étendent les limites fonctionnelles des matériaux de construction.
QUELLES AUTRES RECHERCHES SONT FAITES DANS CE DOMAINE?
Ce travail est le premier à démontrer le stockage d'énergie dans les briques, cependant, d'autres chercheurs modifient chimiquement les briques pour d'autres utilisations. Le pigment rouge dans les briques a été utilisé comme catalyseur chimique, cependant, cela nécessite un traitement important pour garantir la pureté de l'oxyde de fer séparé. Des nanoparticules d'oxyde métallique ont également été combinées à la fois avec de la brique et du béton pour éliminer les polluants atmosphériques. D'autres groupes ont créé des briques qui incorporent des nanomatériaux de carbone pour former des électrodes capables de conduire l'électricité.
ET APRÈS?
Il faut augmenter la quantité d'énergie que les briques peuvent stocker d'un ordre de grandeur, en travaillant sur des moyens de convertir la structure des nanofibres en composites contenant d'autres semi-conducteurs afin d'augmenter la quantité d'énergie que les nanofibres peuvent stocker.
Il faut intensifier la synthèse chimique afin de réduire les coûts et de produire rapidement des briques revêtues de polymère. Il faut développer également de nouvelles synthèses chimiques qui favorisent l'auto-assemblage à l'intérieur des briques pour amener les nanofibres à former des motifs 3D, ce qui augmentera la surface.
L'objectif est de développer des briques à motifs et prêtes à être empilées sans avoir besoin de fils. Le projet étant de produire des appareils qui peuvent être assemblés comme des blocs Lego.
Cet article a été initialement publié sur The Conversation par à l'Université de Washington à St. Louis.
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