Βασικά Takeaways
- Οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν μια μέρα να φέρουν επανάσταση στον κλάδο προσφέροντας μικρότερα μεγέθη και ταχύτερη φόρτιση.
- Αλλά ένας ειδικός λέει ότι οι κβαντικές μπαταρίες μπορεί να απέχουν «χρόνια ή δεκαετίες» από την τροφοδοσία του κινητού σας τηλεφώνου.
- Υπάρχει πολλά υποσχόμενη έρευνα για να αξιοποιήσουμε περισσότερο τη χημεία των μπαταριών Li-Ion.
Τα gadget σας θα μπορούσαν μια μέρα να λάβουν σημαντική ώθηση ισχύος χάρη στην κβαντική μηχανική.
Ερευνητές ανακοίνωσαν μια σημαντική ανακάλυψη στις κβαντικές μπαταρίες που θα μπορούσαν τελικά να φέρουν επανάσταση στην απόδοση των gadget. Οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν να είναι μικρότερες και να φορτίζονται πιο γρήγορα από τις τρέχουσες μπαταρίες. Η νέα τεχνολογία είναι μόνο ένας τρόπος με τον οποίο η βιομηχανία μπαταριών είναι έτοιμη για επανεξέταση.
"Από καθαρά λειτουργική άποψη, θέλουμε ελαφρύτερα gadget με περισσότερο χώρο αποθήκευσης και η νέα τεχνολογία μπαταριών θα μπορούσε να μας προσφέρει και τους δύο", δήλωσε στο Lifewire ο Mark Falinski, επιστήμονας περιβαλλοντικής βιωσιμότητας που δεν συμμετείχε στην πρόσφατη μελέτη. συνέντευξη μέσω email.
Μπαταρία Schrödinger;
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Αδελαΐδας στην Αυστραλία ισχυρίζονται ότι έχουν κάνει ένα κρίσιμο βήμα για να κάνουν τις κβαντικές μπαταρίες πραγματικότητα. Λένε ότι απέδειξαν την έννοια της υπεραπορρόφησης, μια κρίσιμη ιδέα που στηρίζει τις κβαντικές μπαταρίες, σύμφωνα με μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη στο περιοδικό Science Advances.
"Οι κβαντικές μπαταρίες, οι οποίες χρησιμοποιούν κβαντομηχανικές αρχές για να βελτιώσουν τις δυνατότητές τους, απαιτούν λιγότερο χρόνο φόρτισης όσο μεγαλώνουν," James Q. Ο Quach, ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, δήλωσε σε ένα δελτίο τύπου. "Είναι θεωρητικά πιθανό η ισχύς φόρτισης των κβαντικών μπαταριών να αυξάνεται ταχύτερα από το μέγεθος της μπαταρίας, γεγονός που θα μπορούσε να επιτρέψει νέους τρόπους για να επιταχύνετε τη φόρτιση."
Για να αποδείξει την έννοια της σούπερ απορρόφησης, η ομάδα κατασκεύασε μικροκοιλότητες που μοιάζουν με γκοφρέτες διαφορετικών μεγεθών που περιείχαν οργανικά μόρια. Κάθε μικροκοιλότητα φορτίστηκε με χρήση λέιζερ.
"Το ενεργό στρώμα της μικροκοιλότητας περιέχει οργανικά υλικά ημιαγωγών που αποθηκεύουν την ενέργεια. Η υπεραπορροφητική επίδραση των κβαντικών μπαταριών βρίσκεται κάτω από την ιδέα ότι όλα τα μόρια δρουν συλλογικά μέσω μιας ιδιότητας γνωστής ως κβαντικής υπέρθεσης", είπε ο Quach.
Η κβαντική υπέρθεση, μια θεμελιώδης αρχή της κβαντικής μηχανικής, λέει ότι όπως τα κύματα στην κλασική φυσική, οποιεσδήποτε δύο κβαντικές καταστάσεις μπορούν να προστεθούν μαζί ("υπόθεση") και το αποτέλεσμα θα είναι μια άλλη έγκυρη κβαντική κατάσταση.
Αλλά ο Falinkski προειδοποίησε ότι οι κβαντικές μπαταρίες μπορεί να απέχουν "χρόνια ή δεκαετίες" από την τροφοδοσία του κινητού σας τηλεφώνου.
"Επειδή, υπάρχουν πολλές επενδύσεις που προωθούνται στον χώρο των κβαντικών υπολογιστών και εάν αυτές οι ίδιες επενδύσεις προωθηθούν σε κβαντικές μπαταρίες, θα μπορούσαμε να σημειώσουμε πραγματική πρόοδο με ταχύτερο ρυθμό ", πρόσθεσε..
Πλησιάζουμε στο θεωρητικό όριο του τι μπορούν να αποθηκεύσουν και να επαναχρησιμοποιήσουν οι μπαταρίες μας.
Δυναμικές Καινοτομίες
Η ανάγκη για νέα τεχνολογία μπαταριών είναι μεγάλη. Μέχρι το 2040, η ενέργεια που καταναλώνουν οι άνθρωποι αναμένεται να έχει αυξηθεί κατά 28 τοις εκατό από τα επίπεδα του 2015. Η πλειονότητα της ενέργειας θα εξακολουθεί να προέρχεται από ορυκτά καύσιμα με το σχετικό κόστος για το περιβάλλον.
"Πλησιάζουμε στο θεωρητικό όριο του τι μπορούν να αποθηκεύσουν και να επαναχρησιμοποιήσουν οι μπαταρίες μας", είπε ο Falinski. "Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου γίνονται όλο και καλύτερες, αλλά φτάνουμε σε ένα σημείο όπου η φυσική και η χημεία δεν μπορούν να τις βελτιώσουν πολύ περισσότερο."
Υπάρχει πολλά υποσχόμενη έρευνα για να αξιοποιήσουμε περισσότερο τη χημεία των μπαταριών Li-Ion, συμπεριλαμβανομένων νέων υλικών που προσφέρουν την υπόσχεση αύξησης της ενεργειακής πυκνότητας, της πυκνότητας ισχύος, της διάρκειας ζωής του κύκλου ή της μείωσης του κόστους, όλα σε διάφορα στάδια ανάπτυξης, Craig Ο Lawrence, ένας επενδυτής καθαρής τεχνολογίας που έχει εμπειρία στη μηχανική μπαταριών, είπε στο Lifewire σε μια συνέντευξη μέσω email.
Μπαταρίες στερεάς κατάστασης, μια τεχνολογία μπαταριών λιθίου-μετάλλου, θα μπορούσαν να προσφέρουν σημαντικά υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από τα ιόντα λιθίου, είπε ο Lawrence.
"Έχουμε σχεδόν άπειρη υπολογιστική ισχύ στην τσέπη μας, αλλά είναι τόσο χρήσιμο όσο η μπαταρία μπορεί να τη διατηρήσει σε λειτουργία", πρόσθεσε. «Γι’ αυτό δεν μπορούμε να έχουμε ένα smartphone που να διαρκεί περισσότερο από μια μέρα με φόρτιση ή ένα drone που μπορεί να διαρκέσει περισσότερο από 30-60 λεπτά.»
Τα ηλεκτρονικά ποδήλατα είναι ένας άλλος τομέας που χρειάζεται επισκευή της μπαταρίας. Το 2021, μόνο η Νέα Υόρκη ανέφερε περισσότερες από 80 πυρκαγιές που συνδέονται με ηλεκτρικά ποδήλατα και τις μπαταρίες τους. Η ZapBatt δημιούργησε μια μπαταρία ηλεκτρονικού ποδηλάτου τιτανικού λιθίου που ισχυρίζεται ότι είναι ανθεκτική στη φωτιά και μπορεί να φορτιστεί πλήρως από 0% έως 100% σε 20 λεπτά αντί για τις συνηθισμένες 6 ώρες.
"Για μεμονωμένους καταναλωτές, η αναμονή έξι ωρών για φόρτιση της μπαταρίας και η ανάγκη αντικατάστασης των μπαταριών ετησίως είναι άβολο και μη φιλικό προς το περιβάλλον", δήλωσε ο Charlie Welch, ο Διευθύνων Σύμβουλος της ZapBatt, σε συνέντευξή του στο Lifewire. "Με αυτήν την τεράστια αύξηση του ενδιαφέροντος για τα ηλεκτρονικά ποδήλατα, η τεχνολογία της μπαταρίας πρέπει να συνεχίσει να εξελίσσεται για να ενθαρρύνει περισσότερη χρήση και να ενισχύσει την ασφάλεια."
