Das Team um das Akademiemitglied Miao Changwen und Professor Zhou Yang von der Southeast University in der Provinz Jiangsu, China, hat nach vierjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit erfolgreich die weltweit erste bionische Technologie für selbststromerzeugenden und energiespeichernden Beton geschaffen. Damit erhält der gewöhnlichste Baustoff – Zement – die Doppelfunktion „Stromerzeugung + Energiespeicherung“.
Die Kerninspiration für diese Technologie stammt von den Leitbündeln pflanzlicher Wurzeln und Stängel. Das Team setzte innovativ ein bidirektionales Gefrier-Template-Verfahren mittels Eiskristallen ein und replizierte so im Inneren des Zements eine den pflanzlichen Leitbahnen ähnliche Mikrostruktur, wodurch tausende geordnete Kanäle für den Ionentransport entstehen. Sobald auf beiden Seiten der Wand eine Temperaturdifferenz besteht, bewegen sich die Ionen gerichtet in den Kanälen und erzeugen elektrische Energie – ohne Sonneneinstrahlung oder zusätzlich verlegte Leitungen. Bereits eine Temperaturdifferenz von 1 bis 2 Grad Celsius reicht aus, um eine kontinuierliche Stromerzeugung anzutreiben. Experimentelle Daten zeigen, dass die Druckfestigkeit dieses bionischen Zements im Vergleich zu herkömmlichem Zement um 60 % gestiegen, die Zähigkeit annähernd verzehnfacht und die strukturelle Sicherheit erhöht wurde.
Parallel dazu entwickelte das Team selbstspeichernde Superkondensatoren auf Zementbasis, die selbst nach 20.000 Lade- und Entladezyklen noch 95 % ihrer Anfangskapazität behalten und deren Lebensdauer mit der eines Gebäudes vergleichbar ist. In puncto Sicherheit ist dieser Zement außen vollständig isoliert; selbst bei interner Stromerzeugung und -speicherung besteht bei direkter Berührung für den Menschen kein Stromschlagrisiko. Zudem gibt es keinerlei Gefahren durch Auslaufen oder Explosion wie bei herkömmlichen Batterien.
Für diese Technologie wurde bereits eine Kooperation mit der Technischen Forschungszentrale der Zhejiang Communications Investment Group vereinbart. Die erste mit dieser Technik ausgestattete aufladbare Straße in Zhejiang wird derzeit konsequent vorangetrieben. Zu den künftigen Anwendungsszenarien zählen die Eigenstromversorgung von Relaisstationen in Bergregionen, die Energienachladung von fliegenden Fahrzeugen (eVTOL) auf Hausdächern, die Stromversorgung von Überwachungsgeräten an Brücken und Tunneln sowie der autarke Stromverbrauch entlegener Grenzposten.