Kľúčové poznatky
- Kvantové batérie by jedného dňa mohli spôsobiť revolúciu v tomto odvetví tým, že ponúknu menšie veľkosti a rýchlejšie nabíjanie.
- Jeden odborník však hovorí, že kvantové batérie môžu byť „roky alebo desaťročia“od napájania vášho mobilného telefónu.
- Prebieha sľubný výskum s cieľom získať viac z chémie Li-Ion batérií.
Vaše gadgety by jedného dňa mohli získať výrazný výkon vďaka kvantovej mechanike.
Výskumníci oznámili prelom v kvantových batériách, ktoré by nakoniec mohli spôsobiť revolúciu vo výkone gadgetov. Kvantové batérie by mohli byť menšie a nabíjať sa rýchlejšie ako súčasné batérie. Nová technológia je len jedným zo spôsobov, ako je odvetvie batérií pripravené prehodnotiť.
„Z čisto funkčného hľadiska chceme ľahšie prístroje s väčším úložným priestorom a nová technológia batérií by nám mohla poskytnúť oboje,“povedal pre Lifewire Mark Falinski, vedec v oblasti environmentálnej udržateľnosti, ktorý nebol súčasťou nedávnej štúdie. e-mailový rozhovor.
Schrödingerova batéria?
Výskumníci z University of Adelaide v Austrálii tvrdia, že urobili zásadný krok k tomu, aby sa kvantové batérie stali realitou. Tvrdia, že dokázali koncept superabsorpcie, kľúčovú myšlienku podporujúcu kvantové batérie, podľa nedávno publikovanej štúdie v časopise Science Advances.
„Kvantové batérie, ktoré využívajú kvantové mechanické princípy na zlepšenie svojich schopností, vyžadujú kratší čas nabíjania, čím sú väčšie,“James Q. Quach, jeden z autorov štúdie, uviedol v tlačovej správe. "Je teoreticky možné, že nabíjacia sila kvantových batérií sa zvyšuje rýchlejšie ako veľkosť batérie, čo by mohlo umožniť nové spôsoby zrýchlenia nabíjania."
Na dôkaz konceptu superabsorpcie tím vytvoril doštičkovité mikrodutiny rôznych veľkostí, ktoré obsahovali organické molekuly. Každá mikrodutina bola nabitá pomocou lasera.
"Aktívna vrstva mikrodutiny obsahuje organické polovodičové materiály, ktoré uchovávajú energiu. Základom superabsorpčného účinku kvantových batérií je myšlienka, že všetky molekuly pôsobia spoločne prostredníctvom vlastnosti známej ako kvantová superpozícia," povedal Quach..
Kvantová superpozícia, základný princíp kvantovej mechaniky, hovorí, že podobne ako vlny v klasickej fyzike môžu byť akékoľvek dva kvantové stavy sčítané ("superponované") a výsledkom bude ďalší platný kvantový stav.
Falinkski však varoval, že kvantové batérie môžu byť „roky alebo desaťročia“vzdialené od napájania vášho mobilného telefónu.
„Ako už bolo povedané, do kvantového výpočtového priestoru sa vkladá veľa investícií, a ak sa tie isté investície presadia do kvantových batérií, mohli by sme dosiahnuť skutočný pokrok rýchlejším tempom,“dodal..
Blížime sa k teoretickému limitu toho, čo naše batérie dokážu uskladniť a znova použiť.
Powering Innovations
Potreba novej technológie batérií je veľká. Očakáva sa, že do roku 2040 sa spotreba energie ľuďmi zvýši o 28 percent v porovnaní s úrovňou v roku 2015. Väčšina energie bude stále pochádzať z fosílnych palív s tým spojenými nákladmi pre životné prostredie.
„Blížime sa k teoretickému limitu toho, čo dokážu naše batérie uložiť a znova použiť,“povedal Falinski. "Lítium-iónové batérie sú stále lepšie a lepšie, ale dostávame sa do bodu, keď ich fyzika a chémia nemôžu zlepšiť."
Prebieha sľubný výskum s cieľom získať viac z chémie Li-Ion batérií, vrátane nových materiálov, ktoré ponúkajú prísľub zvýšenia hustoty energie, hustoty výkonu, životnosti cyklu alebo zníženia nákladov, to všetko je v rôznych fázach vývoja, Craig Lawrence, investor do čistých technológií, ktorý má skúsenosti s batériovým inžinierstvom, povedal Lifewire v e-mailovom rozhovore.
Pevné batérie, technológia lítium-kovových batérií, by mohla ponúknuť podstatne vyššiu hustotu energie ako lítium-iónová, povedal Lawrence.
„Máme vo vrecku takmer nekonečný výpočtový výkon, ale je taký užitočný, pokiaľ ho batéria dokáže udržať v chode,“dodal. „To je dôvod, prečo nemôžeme mať smartfón, ktorý vydrží nabitý viac ako jeden deň, alebo dron, ktorý vydrží viac ako 30 – 60 minút.“
Elektrobicykle sú ďalšou oblasťou, ktorá potrebuje generálnu opravu batérie. V roku 2021 len mesto New York ohlásilo viac ako 80 požiarov spojených s elektrickými bicyklami a ich batériami. Spoločnosť ZapBatt vytvorila lítium-titanátovú batériu pre e-bike, o ktorej tvrdí, že je odolná voči ohňu a možno ju plne nabiť z 0 % na 100 % za 20 minút namiesto zvyčajných 6 hodín.
„Pre individuálnych spotrebiteľov je čakanie šesť hodín na nabitie batérie a potreba každoročnej výmeny batérií nepohodlné a nie je to ekologické,“povedal Charlie Welch, generálny riaditeľ spoločnosti ZapBatt, v e-mailovom rozhovore Lifewire. „Vďaka tomuto obrovskému nárastu záujmu o e-bicykle sa technológia batérií musí neustále vyvíjať, aby sa podporilo viac používania a zvýšila bezpečnosť.“
