Kluczowe dania na wynos
- Baterie Quantum mogą pewnego dnia zrewolucjonizować branżę, oferując mniejsze rozmiary i szybsze ładowanie.
- Jednak jeden z ekspertów twierdzi, że baterie kwantowe mogą być oddalone o „lata lub dekady” od zasilania telefonu komórkowego.
- Trwają obiecujące badania, które pozwolą lepiej wykorzystać chemię akumulatorów litowo-jonowych.
Twoje gadżety mogą pewnego dnia uzyskać znaczny wzrost mocy dzięki mechanice kwantowej.
Naukowcy ogłosili przełom w dziedzinie baterii kwantowych, który może ostatecznie zrewolucjonizować działanie gadżetów. Baterie kwantowe mogą być mniejsze i ładować się szybciej niż obecne baterie. Nowa technologia to tylko jeden ze sposobów na ponowne przemyślenie branży akumulatorów.
„Z czysto funkcjonalnego punktu widzenia chcemy lżejszych gadżetów z większą ilością miejsca do przechowywania, a nowa technologia baterii może pozwolić sobie na nas obu” – powiedział w wywiadzie dla Lifewire Mark Falinski, naukowiec zajmujący się zrównoważonym rozwojem środowiska, który nie był częścią ostatnich badań. rozmowa e-mail.
Bateria Schrödingera?
Naukowcy z University of Adelaide w Australii twierdzą, że podjęli decydujący krok w urzeczywistnianiu baterii kwantowych. Twierdzą, że udowodnili koncepcję superabsorpcji, kluczowej idei leżącej u podstaw baterii kwantowych, zgodnie z niedawno opublikowanym badaniem w czasopiśmie Science Advances.
„Baterie kwantowe, które wykorzystują zasady mechaniki kwantowej w celu zwiększenia swoich możliwości, wymagają mniej czasu ładowania, im są większe”, James Q. Quach, jeden z autorów badania, powiedział w komunikacie prasowym. „Teoretycznie możliwe jest, że moc ładowania baterii kwantowych wzrasta szybciej niż rozmiar baterii, co może pozwolić na nowe sposoby przyspieszenia ładowania”.
Aby udowodnić koncepcję superabsorpcji, zespół zbudował przypominające wafel mikrownęki o różnych rozmiarach, które zawierały cząsteczki organiczne. Każdą mikrownękę ładowano za pomocą lasera.
„Aktywna warstwa mikrownęki zawiera organiczne materiały półprzewodnikowe, które przechowują energię. U podstaw superabsorbującego efektu baterii kwantowych leży koncepcja, że wszystkie cząsteczki działają wspólnie poprzez właściwość znaną jako superpozycja kwantowa” – powiedział Quach..
Superpozycja kwantowa, fundamentalna zasada mechaniki kwantowej, mówi, że podobnie jak fale w fizyce klasycznej, dowolne dwa stany kwantowe mogą być do siebie dodane („nałożone”), a wynikiem będzie inny prawidłowy stan kwantowy.
Ale Falinkski ostrzegł, że baterie kwantowe mogą być oddalone o „lata lub dekady” od zasilania twojego telefonu komórkowego.
„Mając to na uwadze, proponuje się wiele inwestycji w przestrzeń obliczeń kwantowych, a jeśli te same inwestycje zostaną przesunięte do przodu w baterie kwantowe, moglibyśmy osiągnąć prawdziwy postęp w szybszym tempie” – dodał.
Zbliżamy się do teoretycznego limitu tego, co nasze baterie mogą przechowywać i ponownie wykorzystywać.
Wspieranie innowacji
Zapotrzebowanie na nową technologię akumulatorów jest ogromne. Oczekuje się, że do 2040 r. energia zużywana przez ludzi wzrośnie o 28 procent w porównaniu z poziomem z 2015 r. Większość energii nadal będzie pochodzić z paliw kopalnych, co wiąże się z kosztami dla środowiska.
„Zbliżamy się do teoretycznego limitu tego, co nasze baterie mogą przechowywać i ponownie wykorzystywać” – powiedział Faliński. „Baterie litowo-jonowe stają się coraz lepsze, ale dochodzimy do punktu, w którym fizyka i chemia nie mogą ich znacznie poprawić”.
Trwają obiecujące badania, które mają na celu lepsze wykorzystanie chemii akumulatorów litowo-jonowych, w tym nowe materiały, które dają obietnicę zwiększenia gęstości energii, gęstości mocy, cyklu życia lub obniżenia kosztów, są na różnych etapach rozwoju, Craig Lawrence, inwestor zajmujący się czystymi technologiami, który ma doświadczenie w inżynierii baterii, powiedział Lifewire w wywiadzie e-mailowym.
Baterie półprzewodnikowe, technologia akumulatorów litowo-metalowych, mogą oferować znacznie wyższą gęstość energii niż akumulatory litowo-jonowe, powiedział Lawrence.
„Mamy prawie nieskończoną moc obliczeniową w naszej kieszeni, ale jest ona tak przydatna, jak długo bateria pozwala na jej działanie” – dodał. „Dlatego nie możemy mieć smartfona, który działa dłużej niż jeden dzień na ładowaniu lub drona, który może wytrzymać dłużej niż 30-60 minut.”
E-rowery to kolejny obszar, który wymaga remontu akumulatora. W 2021 r. sam Nowy Jork zgłosił ponad 80 pożarów związanych z rowerami elektrycznymi i ich bateriami. ZapBatt stworzył tytanianowo-litowy akumulator do e-roweru, który, jak twierdzi, jest ognioodporny i może być w pełni naładowany od 0% do 100% w 20 minut zamiast zwykłych 6 godzin.
„Dla indywidualnych konsumentów czekanie sześć godzin na naładowanie baterii i konieczność corocznej wymiany baterii jest niewygodne i nieprzyjazne dla środowiska” – powiedział Lifewire Charlie Welch, dyrektor generalny ZapBatt w wywiadzie e-mailowym. „Dzięki temu ogromnemu wzrostowi zainteresowania e-rowerami technologia akumulatorów musi stale ewoluować, aby zachęcać do większego użytkowania i zwiększać bezpieczeństwo”.
