水泥能发电还能储电！我国科学家全球首创仿生自发电-储能混凝土

在建筑与能源领域，一项颠覆性技术正引发全球关注。2025年5月，中国工程院院士缪昌文领衔的东南大学科研团队宣布成功研制全球首款仿生自发电-储能混凝土，这项突破性技术让传统水泥同时具备发电与储电双重功能，或将彻底改变建筑作为"能源黑洞"的历史角色。

据统计，我国建筑全生命周期能耗占全国总能耗的45%，碳排放占比超过50%。与此同时，可再生能源发展面临光伏发电不稳定、化学储能成本高昂等瓶颈。缪昌文团队创新性地提出"水泥基能源材料"概念，通过仿生学设计，研发出N型与P型热电水泥两种核心材料。实验数据显示，这些材料只需存在5℃以上的温差即可持续发电，单平方米墙体在昼夜温差条件下日均发电量可达0.5千瓦时，相当于为建筑外墙装上"隐形太阳能电池"。

更令人惊叹的是其力学性能的突破。传统热电材料往往脆性大、强度低，而该团队开发的仿生水泥抗压强度提升60%，韧性增强近10倍，经测试可承受8级地震的反复震动。这种"越发电越坚固"的特性，使其完美解决了功能材料与结构材料难以兼容的世界性难题。

如果说热电水泥解决了发电问题，那么团队同步研发的自储电水泥基超级电容器则创造了储能奇迹。通过纳米级孔隙调控和离子通道设计，这种特殊水泥的导电率提升百万倍，2万次充放电循环后仍保持95%以上电容。这意味着，一栋使用该材料的建筑，其墙体本身就能储存相当于200个家用储能电池的电量，且使用寿命与建筑主体同步达到50年以上。

"这就像给建筑注入生命特征，"参与项目的李教授比喻道，"白天吸收阳光热量发电，夜间释放储存电能，整个建筑变成会呼吸的能量有机体。"实验室数据显示，20厘米厚的储能水泥墙板可在-30℃至60℃极端环境下稳定工作，充放电效率达92%，远超传统锂电池的85%。

该技术的产业化前景令人振奋。在建筑领域，上海某试点项目显示，采用自发电-储能混凝土的办公楼宇可实现40%能源自给，配合光伏系统甚至能达到零能耗。更巧妙的是，这种材料能利用建筑内部电器散热形成的温差发电，将原本浪费的热能转化为可用电力。

交通基建方面，团队正在测试将混凝土道面改造成"能源地毯"。京沪高速某服务区试验段表明，200平方米的发电路面日均产能满足服务区30%用电需求，特殊设计的耐磨层确保在百万次车辆碾压后发电性能不衰减。这项技术尤其适合高海拔地区，能有效解决冻土路段冬季融雪供电难题。

对于偏远地区的电力供应，该技术展现出独特优势。在西藏无人区的环境监测站，传统光伏系统冬季故障率达25%，而采用热电水泥供电的站点连续稳定运行18个月。其秘密在于材料本身的热惯性——水泥基体白天吸收热量缓慢释放，维持夜间持续发电，完美适应极端气候。

低空经济领域则迎来革命性突破。深圳某eVTOL（电动垂直起降飞行器）测试基地建造的复合型跑道，既能承受飞行器起降冲击，又能在其停泊时通过接触式充电桩极速补能。测试显示，300米跑道储能系统可在15分钟内为中型货运无人机充满80%电量，充电效率比无线充电技术提高3倍。

目前，该技术已进入中试阶段，江苏、广东等地规划建设首批示范工程。据团队透露，量产后的成本可比传统水泥增加30%-50%，但全生命周期测算显示，建筑能源支出可降低60%以上。国际能源署专家评价称："这是近十年来建筑能源领域最具颠覆性的创新，可能提前实现《巴黎协定》中建筑减排目标。"

不过，大规模推广仍面临标准体系重构、施工工艺革新等挑战。团队正与行业协会合作编制《建筑-能源一体化技术规范》，预计2026年完成首版标准制定。值得注意的是，该材料生产采用工业固废作为主要原料，每吨产品可消纳粉煤灰等废弃物400公斤，真正实现"变废为宝"的循环经济模式。

从陕北窑洞的被动式保温，到现代建筑的主动式供能，水泥这个人类最古老的建筑材料正被赋予全新使命。正如缪昌文院士所言："当每一栋建筑都成为微型电站，当每公里道路都变成能源动脉，我们构建的不仅是低碳城市，更是一个生生不息的能量生态系统。"这项中国原创技术或许正在书写人类建筑文明的新篇章——让沉默的混凝土学会"呼吸"与"造血"，在支撑人类活动的同时，也成为可持续能源网络的重要节点。