建物が巨大な電池に。未来のコンクリートは電気を貯めることができる

コンクリートは建材として広く利用されていますが、他の用途にも使えるかもしれません。

スウェーデン・チャルマース工科大学建築土木工学科に所属するエマ・チャン氏ら研究チームは、充電できるコンクリートバッテリーを開発しました。

この新しいコンクリートを使用するなら、建物全体にエネルギーを蓄えられるのです。

研究の詳細は、3月9日付けの学術誌『the journal Buildings』に掲載されました。

鉄筋コンクリートの素材を変えて電池にする

コンクリートを用いて建造物を建てる場合、一般的にはコンクリート（セメント＋骨材）に鉄筋をプラスします。

この目的は、コンクリートの「ひっぱりに弱く圧縮に強い」性質と、鉄筋の「ひっぱりに強く圧縮に弱い」性質を組み合わせることにあります。

鉄筋コンクリートにすることで、互いの弱点を補い合い、強い構造物が作られるのです。

(画像=コンクリートバッテリーの仕組み / Credit:Yen Strandqvist, Chalmers University of Technology、『ナゾロジー』より)

新しいコンクリートは、従来の鉄筋コンクリートと同じ構造ですが素材を変化させており、それぞれが電池に必要な正極、負極の役割を担うようになっています。

まず、鉄筋の代わりに「対になる炭素繊維の格子」を使用。

片方の炭素繊維格子は鉄でコーティングされており、負極として機能します。

もう片方の炭素繊維格子はニッケルでコーティングされており、正極として機能します。

次に、通常のコンクリートの代わりに導電性セメントを用いたコンクリートを使用。これでコーティングされた格子を包みます。

最後に正極と負極の2つの層で電解質を挟みます。これにより構造物全体が電池として働き、充電と放電が可能になるのです。

(画像=コンクリートバッテリーは建材と電池を兼ねる / Credit:Chalmers University of Technology、『ナゾロジー』より)

新しいコンクリートバッテリーのエネルギー密度は、1m²あたり7Whです。

この数値は以前に開発されたコンクリートベースのバッテリーの10倍以上の数値となります。

もちろん、市販のバッテリーに比べるとはるかに効率が劣りますが、それでも建材として建物全体に充電できるなら、それ自体が大きなメリットになるでしょう。

ちなみに、研究チームはこのコンクリートバッテリーが大きな可能性を秘めていると述べています。

例えばソーラーパネルやセンサーと組み合わせて、高速道路や橋の亀裂・劣化を検出する自律型監視システムを作れるかもしれません。

とはいえ、コンクリートバッテリー自体はまだ商業化できません。

コンクリート建造物は通常50～100年使用することを想定しています。コンクリートバッテリーを用いるなら、同期間、電池としても機能させなければいけないのです。

今後はバッテリー耐用年数の延長、リサイクル技術の開発が課題となるでしょう。

コンクリートに電気を貯めるというアイデアは画期的なため、研究チームの今後の開発と研究に期待したいですね。

参考文献
Novel concrete battery could let buildings store their own energy
元論文
Rechargeable Concrete Battery