Ključni izsledki
- Kvantne baterije bi lahko nekega dne revolucionirale industrijo s ponudbo manjših velikosti in hitrejšega polnjenja.
- Toda en strokovnjak pravi, da so kvantne baterije morda "leta ali desetletja" oddaljene od napajanja vašega mobilnega telefona.
- Potekajo obetavne raziskave, da bi bolje izkoristili kemijo Li-Ion baterij.
Vaši pripomočki bi lahko nekega dne dobili znatno povečanje moči zahvaljujoč kvantni mehaniki.
Raziskovalci so napovedali preboj na področju kvantnih baterij, ki bi lahko sčasoma spremenil delovanje pripomočkov. Quantum baterije bi lahko bile manjše in bi se polnile hitreje od trenutnih baterij. Nova tehnologija je le eden od načinov, kako je industrija baterij pripravljena na ponoven razmislek.
»S povsem funkcionalnega vidika želimo lažje pripomočke z več prostora za shranjevanje in nova baterijska tehnologija bi nam lahko omogočila oboje,« je za Lifewire povedal Mark Falinski, okoljski trajnostni znanstvenik, ki ni bil del nedavne študije. intervju po elektronski pošti.
Schrödingerjeva baterija?
Raziskovalci na Univerzi v Adelaidi v Avstraliji trdijo, da so naredili pomemben korak pri uresničevanju kvantnih baterij. Pravijo, da so dokazali koncept super absorpcije, ključno idejo, na kateri temeljijo kvantne baterije, glede na nedavno objavljeno študijo v reviji Science Advances.
"Kvantne baterije, ki za izboljšanje svojih zmogljivosti uporabljajo principe kvantne mehanike, potrebujejo manj časa polnjenja, večje so," James Q. Quach, eden od avtorjev študije, je dejal v sporočilu za javnost. "Teoretično je možno, da moč polnjenja kvantnih baterij narašča hitreje od velikosti baterije, kar bi lahko omogočilo nove načine za pospešitev polnjenja."
Da bi dokazali koncept super absorpcije, je ekipa zgradila rezinam podobne mikrovotle različne velikosti, ki so vsebovale organske molekule. Vsaka mikrovotlina je bila napolnjena z laserjem.
"Aktivna plast mikrovotline vsebuje organske polprevodniške materiale, ki shranjujejo energijo. V ozadju super absorpcijskega učinka kvantnih baterij je zamisel, da vse molekule delujejo skupaj prek lastnosti, znane kot kvantna superpozicija," je dejal Quach.
Kvantna superpozicija, temeljno načelo kvantne mehanike, pravi, da se lahko podobno kot valovi v klasični fiziki kateri koli dve kvantni stanji seštejeta ("superponirata"), rezultat pa bo drugo veljavno kvantno stanje.
Toda Falinkski je opozoril, da bodo kvantne baterije morda "leta ali desetletja" oddaljene od napajanja vašega mobilnega telefona.
"Kot rečeno, je v kvantni računalniški prostor vloženih veliko naložb in če se te iste naložbe pospešijo v kvantne baterije, bi lahko resnično napredovali hitreje," je dodal.
Bližamo se teoretični meji tega, kar lahko naše baterije shranijo in ponovno uporabijo.
Spodbujanje inovacij
Potreba po novi tehnologiji baterij je velika. Do leta 2040 naj bi se energija, ki jo porabijo ljudje, povečala za 28 odstotkov glede na raven iz leta 2015. Večina energije bo še vedno prihajala iz fosilnih goriv s povezanimi stroški za okolje.
"Približujemo se teoretični meji tega, kar lahko naše baterije shranijo in ponovno uporabijo," je dejal Falinski. "Litij-ionske baterije postajajo vse boljše in boljše, vendar prihajamo do točke, ko jih fizika in kemija ne moreta več izboljšati."
Potekajo obetavne raziskave, da bi bolje izkoristili kemijo litij-ionskih baterij, vključno z novimi materiali, ki obljubljajo večjo energijsko gostoto, gostoto moči, življenjsko dobo ali znižanje stroškov, so v različnih fazah razvoja, Craig Lawrence, vlagatelj čiste tehnologije, ki ima izkušnje z inženiringom baterij, je povedal Lifewire v intervjuju po elektronski pošti.
Lawrence je dejal, da bi polprevodniške baterije, tehnologija litij-kovinskih baterij, lahko ponudile bistveno višjo energijsko gostoto kot litij-ionske.
"V žepu imamo skoraj neskončno računalniško moč, a je tako uporabna, dokler lahko baterija deluje," je dodal. "Zato ne moremo imeti pametnega telefona, ki z polnjenjem zdrži več kot en dan, ali drona, ki zdrži več kot 30-60 minut."
E-kolesa so še eno področje, ki potrebuje prenovo baterije. Leta 2021 je samo mesto New York poročalo o več kot 80 požarih, povezanih z električnimi kolesi in njihovimi baterijami. ZapBatt je ustvaril litij-titanatno baterijo za e-kolesa, za katero trdi, da je odporna na ogenj in jo je mogoče popolnoma napolniti od 0 % do 100 % v 20 minutah namesto v običajnih 6 urah.
»Za posamezne potrošnike je šesturno čakanje na polnjenje baterije in potreba po letni menjavi baterij neprijetno in ni okolju prijazno,« je povedal Charlie Welch, izvršni direktor ZapBatt, v intervjuju za Lifewire po elektronski pošti. "S tem velikim porastom zanimanja za e-kolesa se mora tehnologija baterij še naprej razvijati, da bi spodbudila večjo uporabo in povečala varnost."
