Ключевые выводы
- Квантовые батареи однажды могут произвести революцию в отрасли, предлагая меньшие размеры и более быструю зарядку.
- Но один эксперт говорит, что квантовые батареи могут использоваться в течение «годов или десятилетий» для питания вашего мобильного телефона.
- В настоящее время ведутся многообещающие исследования, направленные на то, чтобы получить больше от химического состава литий-ионных аккумуляторов.
Ваши гаджеты могут однажды получить значительный прирост мощности благодаря квантовой механике.
Исследователи объявили о прорыве в квантовых батареях, который в конечном итоге может произвести революцию в работе гаджетов. Квантовые батареи могут быть меньше и заряжаться быстрее, чем современные батареи. Новая технология - это лишь один из способов переосмысления аккумуляторной отрасли.
«С чисто функциональной точки зрения нам нужны более легкие гаджеты с большим объемом памяти, а новая технология аккумуляторов может позволить нам и то, и другое», - сказал Lifewire Марк Фалински, ученый в области экологической устойчивости, который не участвовал в недавнем исследовании. интервью по электронной почте.
Батарейка Шредингера?
Исследователи из Университета Аделаиды в Австралии утверждают, что они сделали важный шаг в создании квантовых батарей. Они говорят, что доказали концепцию сверхпоглощения, важнейшую идею, лежащую в основе квантовых батарей, согласно недавно опубликованному исследованию в журнале Science Advances.
«Квантовые батареи, которые используют квантово-механические принципы для расширения своих возможностей, требуют меньше времени для зарядки, чем больше они становятся», - Джеймс К. Об этом говорится в пресс-релизе Куача, одного из авторов исследования. «Теоретически возможно, что зарядная мощность квантовых батарей увеличивается быстрее, чем размер батареи, что может открыть новые способы ускорения зарядки».
Чтобы доказать концепцию сверхабсорбции, команда построила пластинчатые микрополости разных размеров, которые содержали органические молекулы. Каждый микрорезонатор заряжался с помощью лазера.
«Активный слой микрополости содержит органические полупроводниковые материалы, которые хранят энергию. В основе сверхпоглощающего эффекта квантовых батарей лежит идея о том, что все молекулы действуют коллективно благодаря свойству, известному как квантовая суперпозиция», - сказал Квач..
Квантовая суперпозиция, фундаментальный принцип квантовой механики, гласит, что, подобно волнам в классической физике, любые два квантовых состояния можно сложить вместе («наложить друг на друга»), и в результате получится другое действительное квантовое состояние.
Но Фалински предупредил, что квантовые батареи могут быть использованы в течение «годов или десятилетий» для питания вашего мобильного телефона.
«При этом в пространство квантовых вычислений делается много инвестиций, и если те же самые инвестиции будут продвигаться вперед в квантовых батареях, мы могли бы добиться реального прогресса более быстрыми темпами», - добавил он..
Мы приближаемся к теоретическому пределу того, что наши батареи могут хранить и повторно использовать.
Стимулирование инноваций
Потребность в новой аккумуляторной технологии велика. Ожидается, что к 2040 году потребление энергии людьми увеличится на 28 процентов по сравнению с уровнем 2015 года. Большая часть энергии по-прежнему будет производиться за счет ископаемого топлива с сопутствующими затратами на окружающую среду.
«Мы приближаемся к теоретическому пределу того, что наши батареи могут хранить и повторно использовать», - сказал Фалински. «Литий-ионные аккумуляторы становятся все лучше и лучше, но мы приближаемся к точке, когда физика и химия уже не могут их улучшить».
В настоящее время ведутся многообещающие исследования, чтобы получить больше от химии литий-ионных аккумуляторов, включая новые материалы, которые обещают увеличение плотности энергии, удельной мощности, срока службы или снижения стоимости, все они находятся на разных стадиях разработки, Крейг. Лоуренс, инвестор в чистые технологии, имеющий опыт разработки аккумуляторов, сказал Lifewire в интервью по электронной почте.
По словам Лоуренса, твердотельные батареи, технология литий-металлических батарей, могут обеспечить значительно более высокую плотность энергии, чем литий-ионные.
«У нас в кармане почти бесконечная вычислительная мощность, но она полезна до тех пор, пока батарея может поддерживать ее работу», - добавил он. «Вот почему у нас не может быть смартфона, который работает без подзарядки более суток, или дрона, который может работать более 30–60 минут».
Электровелосипеды - еще одна область, которая нуждается в капитальном ремонте батареи. В 2021 году только в Нью-Йорке было зарегистрировано более 80 пожаров, связанных с электрическими велосипедами и их батареями. Компания ZapBatt создала литий-титанатный аккумулятор для электронного велосипеда, который, как утверждается, является огнестойким и может быть полностью заряжен от 0% до 100% за 20 минут вместо обычных 6 часов.
«Для индивидуальных потребителей ожидание шести часов для зарядки батареи и необходимость ежегодной замены батарей неудобно и неэкологично», - сказал Чарли Уэлч, генеральный директор ZapBatt, в интервью Lifewire по электронной почте. «С таким огромным ростом интереса к электронным велосипедам технология аккумуляторов должна продолжать развиваться, чтобы стимулировать более широкое использование и повышать безопасность».
