Dėl kvantinių baterijų jūsų prietaisai gali tarnauti ilgiau

Dėl kvantinės mechanikos jūsų įtaisai vieną dieną gali žymiai padidinti galią.

Tyrėjai paskelbė apie kvantinių baterijų proveržį, kuris ilgainiui gali pakeisti įtaisų veikimą. Kvantinės baterijos gali būti mažesnės ir įkrautos greičiau nei dabartinės. Naujoji technologija yra tik vienas iš būdų, kaip baterijų pramonė yra pasirengusi permąstyti.

„Žvelgiant iš grynai funkcinės perspektyvos, norime lengvesnių įtaisų su daugiau vietos, o naujos baterijos technologijos galėtų sau leisti abiem“, Markas Falinskis, aplinkos tvarumo mokslininkas, kuris nedalyvavo neseniai atliktame tyrime, sakė Lifewire interviu el. paštu.

Šriodingerio baterija?

Australijos Adelaidės universiteto mokslininkai teigia žengę svarbų žingsnį, kad kvantinės baterijos taptų realybe. Remiantis neseniai žurnale paskelbtu tyrimu, jie sako, kad jie įrodė superabsorbcijos koncepciją – esminę idėją, kuria grindžiamos kvantinės baterijos. Mokslo pažanga.

„Kvantinės baterijos, kurios naudoja kvantinius mechaninius principus, kad padidintų savo galimybes, reikalauja mažiau įkrovimo laiko, kuo didesnės. Jamesas Q. Quach, vienas iš tyrimo autorių, sakė a spaudos pranešimas. „Teoriškai įmanoma, kad kvantinių baterijų įkrovimo galia didėja greičiau nei baterijos dydis, o tai gali leisti naujus būdus pagreitinti įkrovimą.

Siekdama įrodyti superabsorbcijos koncepciją, komanda sukūrė įvairaus dydžio plokšteles primenančias mikroertmes, kuriose buvo organinių molekulių. Kiekviena mikroertmė buvo įkraunama lazeriu.

„Aktyviame mikroertmės sluoksnyje yra organinių puslaidininkių medžiagų, kurios kaupia energiją. Kvantinių baterijų super sugeriančio poveikio pagrindas yra idėja, kad visos molekulės veikia bendrai per savybę, žinomą kaip kvantinė superpozicija“, - sakė Quachas.

Kvantinė superpozicija, pagrindinis kvantinės mechanikos principas, sako tai panašiai kaip klasikinės bangos fizikoje bet kurios dvi kvantinės būsenos gali būti sudedamos ("superpozuotos"), ir rezultatas bus kitas tinkamas kvantas valstybė.

Tačiau Falinkskis perspėjo, kad kvantinėms baterijoms gali prireikti „metų ar dešimtmečių“ nuo jūsų mobiliojo telefono maitinimo.

„Taigi, į kvantinių skaičiavimų erdvę investuojama daug, o jei jos tos pačios investicijos yra stumiamos į priekį į kvantines baterijas, mes galėtume pasiekti realią pažangą sparčiau“, – pridūrė jis.

Galios naujovės

Naujos baterijos technologijos poreikis yra didelis. Tikimasi, kad iki 2040 m. žmonės sunaudos energijos išaugo 28 procentais, palyginti su 2015 m. Didžioji dalis energijos vis tiek bus gaunama iš iškastinio kuro, o tai turės įtakos aplinkai.

„Artėjame prie teorinės ribos, kiek mūsų baterijos gali saugoti ir pakartotinai panaudoti“, – sakė Falinskis. „Ličio jonų baterijos tobulėja ir tobulėja, bet mes artėjame prie taško, kai fizika ir chemija negali jų daug labiau pagerinti.

Vykdomi daug žadantys tyrimai, siekiant išnaudoti daugiau ličio jonų akumuliatorių chemijos, įskaitant naujas medžiagas, kurios siūlo žada didinti energijos tankį, galios tankį, ciklo tarnavimo laiką arba mažinti sąnaudas – visa tai yra įvairiuose etapuose. plėtra, Craigas Lawrence'as, „cleantech“ investuotojas, turintis baterijų inžinerijos išsilavinimą, „Lifewire“ pasakojo interviu el. paštu.

Kietojo kūno baterijos, ličio metalo baterijų technologija, gali pasiūlyti daug didesnį energijos tankį nei ličio jonų, sakė Lawrence'as.

„Mūsų kišenėje yra beveik begalinė skaičiavimo galia, tačiau ji yra naudinga tol, kol baterija gali ją veikti“, – pridūrė jis. „Dėl šios priežasties negalime turėti išmaniojo telefono, kurio įkrovimas veiktų ilgiau nei parą, arba drono, kuris galėtų veikti ilgiau nei 30–60 minučių.

E-dviračiai yra dar viena sritis, kuriai reikia kapitalinio akumuliatoriaus remonto. 2021 m. vien tik Niujorkas pranešė apie daugiau nei 80 gaisrų susiję su elektriniais dviračiais ir jų akumuliatoriais. ZapBatt sukūrė ličio-titanato elektroninio dviračio akumuliatorių, kuris, kaip teigiama, yra atsparus ugniai ir gali būti visiškai įkrautas nuo 0% iki 100% per 20 minučių, o ne per 6 valandas.

„Atskiriems vartotojams šešias valandas laukti akumuliatoriaus įkrovimo ir kasmet keisti baterijas yra nepatogu ir nekenksminga aplinkai. Čarlis Welchas, ZapBatt generalinis direktorius pasakojo Lifewire interviu el. paštu. „Dėl šio didžiulio susidomėjimo elektroniniais dviračiais baterijų technologija turi nuolat tobulėti, kad paskatintų didesnį naudojimą ir padidintų saugumą.