在建筑能耗與碳排放居高不下的背景下，東南大學繆昌文院士團隊研發的仿生自發電——儲能混凝土技術，將傳統水泥變為兼具發電與儲能功能的“綠色能量體”，實現了建材與能源載體的完美融合。

這項有望顛覆傳統能源格局、重塑未來能源版圖的“黑科技”，其創新原理究竟為何？技術優勢又有哪些？應用前景有多廣闊？要真正從實驗室走向現實應用，又有哪些亟待攻克的挑戰？下面一一道來。

三大核心技術解析

1儲能混凝土技術靈感源于植物根莖結構

傳統水泥不導電、不導離子，研究人員通過“雙向冷凍冰模板法”構建類似植物維管組織的有序層狀結構，填充柔性導電材料，形成連續離子傳輸路徑。這種設計使離子能在材料內部自由移動，外殼保持絕緣安全，實現了高離子電導率、高強度和高韌性的“三高”特性。

這種“能源綜合體”包含自發電水泥基超材料和自儲電水泥基超級電容器兩大模塊。N型熱電水泥塞貝克系數達-40.5mV/K，是傳統水泥基熱電材料的10倍；P型熱電水泥功率因數PF值是傳統材料的51倍，ZT值達到傳統最高值的42倍。

2溫差發電是為其賦能的技術

利用熱電效應，只需室內外存在溫差，N型和P型熱電水泥就能持續發電。N型熱電水泥塞貝克系數高，P型熱電水泥功率因數和熱電優值大幅提升。這種技術具有全天候工作優勢，可與光伏技術配合，提高清潔能源利用效率。

3超長壽命儲能系統亦功不可沒

自儲電水泥基超級電容器采用磷酸鎂水泥基材料，離子電導率很高，2萬次充放電循環后容量保持率仍達95%以上，使用壽命與建筑物壽命相當。

應用前景與行業影響

在建筑場景，自發電、自儲能水泥制成的墻板可降低建筑對外部電網的依賴，實現能源自給自足。在交通基礎設施場景，混凝土路面可轉變為“零碳服務區”，未來還可實現電動汽車動態無線充電。對于偏遠地區，該技術可解決傳統電源供應難題，形成自給自足的微電網。在低空經濟場景，自供電混凝土跑道可推動城市空中交通安全高效發展。

該技術將推動建材行業向綠色低碳、多功能化轉型，重塑建筑價值鏈。對能源行業而言，加快了分布式能源的發展速度，提高可再生能源在能源結構中的占比。從城市發展視角看，將推動“產消者”概念在建筑領域的普及，使城市變成“會呼吸”的綠色生命體。

技術優勢與潛在挑戰

儲能混凝土技術具有多功能集成性，將結構支撐、能源生成與存儲融為一體，減少建筑對附加能源系統的依賴，簡化施工流程，降低綜合成本。從環保角度看，它具有顯著的減碳潛力，可為“雙碳”目標提供關鍵技術支撐。它可廣泛應用于建筑墻體、交通道路、飛行器跑道等多種場景。

在應用方面，規模化生產工藝是首要挑戰，實驗室方法在工業化生產中需保持一致性和提高效率。成本競爭力也是關鍵，新型材料初期成本高，需在價格競爭中取得優勢。技術性能方面，儲能混凝土的能量密度和溫差發電的功率密度有待驗證。長期耐久性和維護需求也需關注，實際建筑環境中的各種因素對材料性能的影響需長期跟蹤評估。

儲能是一種長期需求

當下，能源行業正處于欣欣向榮良好發展態勢，在不同領域不斷涌現出諸多新機遇，創新的黃金時機已然成熟。在能源市場，壽命的重要性不言而喻，產品及相關解決方案都要經得起嚴酷操作環境的長時間考驗。

在儲能技術產業化過程中，產業鏈支持至關重要，作為全球領先的技術分銷商和解決方案提供商，安富利為能源基礎設施的關鍵環節提供儲能系統設計解決方案。針對綠色儲能需求，安富利從元器件出發，全面提升從發電到輸電、配電再到用電的整體質量與性能，解決方案覆蓋“風光儲充”全鏈條，從發電側的逆變器優化到用電側的智能管理，助力構建零碳電網。從儲能安全檢測來說，安富利當前正在開發更新一代的EIS（電化學阻抗譜）技術并結合人工智能（AI），實現對電池內部數據更精準地測量，進而提高電池儲能設備整體的安全性和可靠性。

結語

在全球推進低碳發展的進程中，實現綠色目標不僅需要持續拓展清潔能源的生產規模，更需要構建靈活高效的能源利用體系。儲能技術正是連接能源生產與消費的關鍵紐帶，通過對能量的時空優化配置，為構建可持續的現代能源系統提供了重要支撐。

關于安富利

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