Змістовий покажчик
Ключові висновки
- Квантові батареї одного разу можуть зробити революцію в галузі, запропонувавши менші розміри та швидшу зарядку.
- Але один експерт каже, що квантовим батареям можуть знадобитися «роки або десятиліття», щоб живити ваш мобільний телефон.
- Тривають багатообіцяючі дослідження, щоб отримати більше від хімії літій-іонних батарей.
Завдяки квантовій механіці ваші гаджети одного разу можуть значно збільшити потужність. Дослідники оголосили про прорив у квантових батареях, який зрештою може змінити роботу гаджетів. Квантові батареї можуть бути меншими і заряджатися швидше, ніж поточні. Нова технологія — лише один із способів переосмислення галузі акумуляторів. «З суто функціональної точки зору, ми хочемо мати легші гаджети з більшим об’ємом пам’яті, і нова технологія акумуляторів може дозволити нам і те, і інше», — сказав Lifewire в інтерв’ю електронною поштою Марк Фалінскі, науковець з екологічної стійкості, який не брав участі в останньому дослідженні.
Батарея Шредінгера?
Дослідники з Університету Аделаїди в Австралії стверджують, що вони зробили важливий крок у створенні квантових батарей. Згідно з нещодавно опублікованим дослідженням у журналі, вони підтвердили концепцію суперпоглинання, ключову ідею, що лежить в основі квантових батарей. Досягнення науки. «Квантові батареї, які використовують принципи квантової механіки для підвищення своїх можливостей, вимагають менше часу заряджання, чим більші вони стають», — сказав Джеймс К. Куач, один з авторів дослідження, у прес-релізі. «Теоретично можливо, що зарядна потужність квантових батарей зростає швидше, ніж розмір батареї, що може створити нові способи прискорити зарядку». Щоб підтвердити концепцію надпоглинання, команда побудувала подібні до пластин мікропорожнини різних розмірів, які містили органічні молекули. Кожну мікропорожнину заряджали за допомогою лазера. «Активний шар мікропорожнини містить органічні напівпровідникові матеріали, які зберігають енергію. В основі суперпоглинаючого ефекту квантових батарей лежить ідея про те, що всі молекули діють колективно через властивість, відому як квантова суперпозиція», — сказав Куач. Квантова суперпозиція, фундаментальний принцип квантової механіки, говорить, що, подібно до хвиль у класичній фізиці, будь-які два квантові стани можна скласти разом («накласти»), і результатом буде інший дійсний квантовий стан. Але Фалінскі попередив, що квантовим батареям можуть знадобитися «роки чи десятиліття», щоб живити ваш мобільний телефон. «З огляду на це, у простір квантових обчислень інвестується багато, і якщо ті самі інвестиції будуть продовжені у квантові батареї, ми зможемо досягти реального прогресу швидшими темпами», — додав він. Ми наближаємося до теоретичної межі того, що наші батареї можуть зберігати та повторно використовувати.
Потужність інновацій
Потреба в новій технології акумуляторів є великою. Очікується, що до 2040 року споживання енергії людьми зросте на 28 відсотків порівняно з рівнем 2015 року. Більшість електроенергії все одно буде надходити з викопного палива з відповідними витратами для навколишнього середовища. «Ми наближаємося до теоретичної межі того, що наші батареї можуть зберігати та повторно використовувати», — сказав Фалінскі. «Літій-іонні батареї стають все кращими й кращими, але ми підходимо до того моменту, коли фізика та хімія не можуть їх значно покращити». Тривають багатообіцяючі дослідження, щоб отримати більше від хімії літій-іонних акумуляторів, у тому числі нові матеріали, які обіцяють збільшення щільності енергії, щільності потужності, циклічного терміну служби або зниження вартості, — всі вони знаходяться на різних стадіях розробки, Крейг Лоуренс, інвестор чистих технологій який має досвід у розробці батарей, сказав Lifewire в електронному інтерв’ю. За словами Лоуренса, твердотільні батареї, технологія літій-металевих батарей, можуть запропонувати значно вищу щільність енергії, ніж літій-іонні.
«Ми маємо майже нескінченну обчислювальну потужність у нашій кишені, але вона настільки ж корисна, поки батарея може підтримувати її роботу», — додав він. «Саме тому ми не можемо мати смартфон, який працює більше дня на зарядці, або дрон, який може працювати більше 30-60 хвилин». Електрові велосипеди – ще одна сфера, яка потребує капітального ремонту акумуляторів. У 2021 році лише Нью-Йорк повідомив про понад 80 пожеж, пов’язаних з електричними велосипедами та їх акумуляторами. ZapBatt створила літій-титанатну батарею для електровелосипеда, яка, як стверджується, є вогнестійкою і може бути повністю заряджена від 0% до 100% за 20 хвилин замість звичайних 6 годин. «Для індивідуальних споживачів чекати шість годин на зарядку батареї та необхідність щорічної заміни батарей незручно та не екологічно», — сказав Чарлі Велч, генеральний директор ZapBatt, в електронному інтерв’ю Lifewire. «З огляду на величезне зростання інтересу до електровелосипедів, технологія акумуляторів має продовжувати розвиватися, щоб заохотити більше використання та підвищити безпеку».