Lampje laten branden op een baksteen; het kan
Ondanks de brede toepassing van modern bouwmateriaal zoals beton en glas blijft baksteen onverminderd populair. Het eeuwenoude bouwmateriaal is niet alleen sterk en goedkoop, maar ook verrassend veelzijdig. Je kunt er zelfs elektriciteit in opslaan. Dat is minder vreemd dan het op het eerste gezicht lijkt. Nu er steeds meer zonnepanelen op kantoren en woningen verschijnen, klinkt ook de roep om de opgewekte elektriciteit te bewaren. Overdag kun je immers te maken hebben met een energieoverschot, terwijl er ’s avonds en ’s nachts sprake kan zijn van een tekort.
Onderzoekers van Washington University in het Amerikaanse St. Louis zijn erin geslaagd om met wat eenvoudige middelen van baksteen een batterij te maken. Het resultaat beschreven ze onder leiding van scheikundige Julio D’Arcy afgelopen maand in het wetenschappelijk tijdschrift Nature Communications.
Batterij is overigens niet helemaal het goede woord. Eigenlijk is er sprake van een condensator. Een condensator bestaat uit twee delen, waarvan het ene positief en het andere negatief geladen is. Condensatoren hebben als voordeel dat ze, ook in warme of koude omstandigheden, snel grote hoeveelheden energie kunnen opslaan, en dat zonder gebruik van vervuilende chemische stoffen.
Nadelen zijn er ook. Een condensator kan de opgeslagen energie niet geleidelijk loslaten en is dus snel leeg. Op dat punt ligt precies de specialiteit van het laboratorium waaraan D’Arcy leidinggeeft. Hij werkt aan de ontwikkeling van supercondensatoren, die door hun enorme capaciteit de afgifte van energie beter kunnen spreiden.
Bakstenen bestaan uit gebakken klei. Ze voelen zwaar en compact aan, maar zitten toch vol gaatjes die met elkaar in verbinding staan. Het is vrij eenvoudig om de lege ruimten in de steen te vullen met een stroomgeleidend polymeer dat dient als een elektronenspons, legt D’Arcy uit. „We gebruiken daarvoor Pedot, een stof waarmee al veel ervaring is, onder andere in zonnecellen. Deze stof dringt diep door in de steen en vormt onder invloed van ijzeroxide lange ketens, met een dikte in de orde van grootte van miljoenste millimeters.” Dat betekent wel een beperking. Het werkt alleen bij rode stenen, waar roest (ijzer) in zit.
In de proefopstelling lukte het de onderzoekers de baksteenbatterij, die bestaat uit drie geschakelde supercondensatoren, in tien seconden op te laden tot 3 volt. Daarop kon een ledlampje tien minuten branden, zelfs onder water. Met een aaneenschakeling van vijftig stenen moet het mogelijk zijn om dat te verhogen tot vijf uur, meent D’Arcy. „De techniek lijkt ons erg geschikt als stroomvoorziening van noodverlichting. Na opschaling moet het zelfs mogelijk zijn om grotere apparaten, bijvoorbeeld een laptop vanuit de muur van stroom te voorzien.”
De techniek is geschikt voor gewone, desnoods hergebruikte bakstenen. Er kan worden gekozen voor coaten of doordrenken. Bij de laatste variant ligt de energieopslag een stuk hoger.
