Ключови изводи
- Квантовите батерии могат един ден да революционизират индустрията, като предложат по-малки размери и по-бързо зареждане.
- Но един експерт казва, че квантовите батерии може да са "години или десетилетия" далеч от захранването на мобилния ви телефон.
- В ход са обещаващи изследвания за извличане на повече от химията на литиево-йонните батерии.
Вашите приспособления може един ден да получат значително увеличение на мощността благодарение на квантовата механика.
Изследователи обявиха пробив в квантовите батерии, който в крайна сметка може да революционизира начина, по който джаджите работят. Квантовите батерии могат да бъдат по-малки и да се зареждат по-бързо от настоящите батерии. Новата технология е само един от начините, по които индустрията на батериите е готова за преосмисляне.
„От чисто функционална гледна точка, искаме по-леки джаджи с повече място за съхранение, а новата технология за батерии може да ни позволи и двете“, каза Марк Фалински, учен по екологична устойчивост, който не беше част от скорошното проучване, пред Lifewire в интервю по имейл.
Батерията на Шрьодингер?
Изследователи от Университета на Аделаида в Австралия твърдят, че са предприели важна стъпка за превръщането на квантовите батерии в реалност. Те казват, че са доказали концепцията за супер абсорбция, решаваща идея в основата на квантовите батерии, според наскоро публикувано проучване в списание Science Advances.
"Квантовите батерии, които използват принципи на квантовата механика, за да подобрят възможностите си, изискват по-малко време за зареждане, колкото по-големи стават," Джеймс К. Куач, един от авторите на изследването, каза в съобщение за новини. „Теоретично е възможно мощността на зареждане на квантовите батерии да нараства по-бързо от размера на батерията, което може да позволи нови начини за ускоряване на зареждането.“
За да докаже концепцията за супер абсорбция, екипът изгради подобни на пластини микрокухини с различни размери, които съдържат органични молекули. Всяка микрокухина беше заредена с помощта на лазер.
"Активният слой на микрокухината съдържа органични полупроводникови материали, които съхраняват енергията. В основата на супер абсорбиращия ефект на квантовите батерии е идеята, че всички молекули действат колективно чрез свойство, известно като квантова суперпозиция, " каза Куач.
Квантовата суперпозиция, основен принцип на квантовата механика, казва, че подобно на вълните в класическата физика, всеки две квантови състояния могат да бъдат добавени заедно („суперпонирани“) и резултатът ще бъде друго валидно квантово състояние.
Но Фалински предупреди, че квантовите батерии може да са "години или десетилетия" далеч от захранването на мобилния ви телефон.
„Като се има предвид това, има много инвестиции, които се правят в пространството на квантовите изчисления и ако същите тези инвестиции бъдат прокарани напред в квантовите батерии, бихме могли да постигнем реален напредък с по-бързи темпове“, добави той.
Приближаваме теоретичната граница на това, което нашите батерии могат да съхраняват и използват повторно.
Задвижване на иновациите
Нуждата от нова технология за батерии е голяма. Очаква се до 2040 г. потреблението на енергия от хората да се увеличи с 28 процента спрямо нивата от 2015 г. По-голямата част от енергията все още ще идва от изкопаеми горива със свързаните с това разходи за околната среда.
"Приближаваме теоретичната граница на това, което нашите батерии могат да съхраняват и използват повторно", каза Фалински. „Литиево-йонните батерии стават все по-добри и по-добри, но стигаме до момент, в който физиката и химията не могат да ги подобрят много повече.“
В ход са обещаващи изследвания, за да се извлече повече от химията на литиево-йонните батерии, включително нови материали, които предлагат обещание за увеличаване на енергийната плътност, плътността на мощността, жизнения цикъл или намаляване на разходите, всички те са в различни етапи на разработка, Крейг Лорънс, инвеститор в чисти технологии, който има опит в инженерството на батерии, каза пред Lifewire в интервю по имейл.
Solid-state батерии, литиево-метална технология за батерии, могат да предложат значително по-висока енергийна плътност от литиево-йонните, каза Лорънс.
"Имаме почти безкрайна изчислителна мощност в джоба си, но тя е също толкова полезна, докато батерията може да я поддържа", добави той. „Ето защо не можем да имаме смартфон, който издържа повече от един ден със зареждане, или дрон, който може да издържи повече от 30-60 минути.“
Електрическите велосипеди са друга област, която се нуждае от основен ремонт на батериите. През 2021 г. само Ню Йорк съобщи за повече от 80 пожара, свързани с електрически велосипеди и техните батерии. ZapBatt създаде литиево-титанатна батерия за електронни велосипеди, за която твърди, че е огнеустойчива и може да бъде напълно заредена от 0% до 100% за 20 минути вместо обичайните 6 часа.
„За индивидуалните потребители чакането шест часа за зареждане на батерията и необходимостта от смяна на батериите всяка година е неудобно и не е екологично“, каза Чарли Уелч, главен изпълнителен директор на ZapBatt, в интервю за Lifewire по имейл. „С този огромен ръст в интереса към електронните велосипеди технологията на батериите трябва да продължи да се развива, за да насърчи повече употреба и да подобри безопасността.“
