Pirmoji pasaulyje kvantinė baterija. Įkrovimas per kelias sekundes ()
Tarptautinė mokslininkų komanda sukūrė pirmąją pasaulyje veikiančią kvantinę bateriją.
© recraft.ai (Free Tier Assets) | https://www.recraft.ai
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Tai žymi svarbų energetikos technologijų etapą ir patvirtina teorinės fizikos prognozes. Prototipo baterija įrodė, kad kvantine mechanika pagrįstos sistemos gali kaupti šviesos energiją tokiu greičiu, kokio tradiciniai cheminiai elementai negali pasiekti.
Ekspertai prognozuoja, kad dėl šio proveržio telefono baterija galės būti įkrauta per kelias sekundes, o elektromobiliai – greičiau nei pripildyti benzino baką.
Šiandien standartinės baterijos yra ličio jonų (Li-ion) elementai plataus vartojimo elektronikoje ir NMC (nikelio-mangano-kobalto) bei LFP (ličio-geležies-fosfato) elementai elektriniuose automobiliuose. Dėl pažangiausių sprendimų abi gali būti įkrautos iki 100 % vos per kelias minutes, o kai kuriuos išmaniuosius telefonus – per mažiau nei 10 minučių. Tačiau, palyginti su kvantine technologija, tai atrodo kaip amžinybė.
Tarptautinė inžinierių komanda, vadovaujama mokslininkų iš Australijos CSIRO ir RMIT universiteto, pasiekė proveržį energetikos technologijų srityje. Jie sukūrė pirmąjį kvantinės baterijos prototipą su visu veikimo ciklu. Šis įrenginys patvirtina teorinės fizikos prognozes, kad kvantinės mechanikos pagrindu sukurtos sistemos gali kaupti energiją tokiu greičiu, kokio tradicinės cheminės ląstelės neįsivaizduoja.
|
Dabartinis kvantinės baterijos prototipas yra mažas, tačiau jo kūrėjai optimistiškai vertina ateitį. Kvantiniai reiškiniai gali leisti telefonų baterijas įkrauti per kelias sekundes, o elektromobilius – greičiau nei pripildyti baką benzino.
Kvantinės baterijos, kaip ir kiti tokio lygio reiškinius išnaudojantys įrenginiai, gali atrodyti nelogiškos. Nors tradicinės baterijos įkraunamos ilgiau, kuo didesnės jos, kvantiniame pasaulyje ši taisyklė galioja atvirkščiai. Taip yra dėl tokių reiškinių kaip kvantinė superpozicija ir susietumas, kurie taip pat naudojami kvantiniuose kompiuteriuose.
Šio projekto pagrindinis tyrėjas dr. Jamesas Quachas įrodė, kad įkrovimo greitis yra proporcingas atvirkštinei akumuliatoriaus dydžio kvadratinei šakniai. Tai reiškia, kad keturis kartus didesnė baterija nei mažesnė įkraunama perpus trumpiau.
„Mano didžiausias siekis – ateitis, kai galėsime įkrauti automobilius greičiau nei benzininį automobilį arba belaidžiu būdu įkrauti įrenginius dideliais atstumais“, – teigė tyrėjas pranešime mokslo svetainėje „ConnectSci“.
Naujasis dizainas, taip pat aprašytas „Nature Portfolio“ žurnale „Šviesa: mokslas ir taikymas“, taip pat sprendžia pagrindines ankstesnių prototipų modelių problemas, kai jie prarasdavo įkrovą beveik iš karto po įkrovimo.
Be to, norint išlaikyti stabilumą, nereikia aušinimo iki itin žemos temperatūros. „Mūsų koncepcijos įrodymo įrenginys pasižymi greitu, keičiamo dydžio įkrovimu ir energijos kaupimu kambario temperatūroje, taip padėdamas pamatus naujos kartos energijos sprendimams“, – priduria Quachas.
Kaip tiksliai veikia ši kvantinė baterija? Kaip aiškina autoriai, ji semiasi energijos iš šviesos. Jos pagrindinis elementas yra vadinamoji rezonansinė mikroertmė, kuri sukelia reiškinį, vadinamą šviesos ir materijos sąveika.
Įrenginys gali efektyviai kaupti energiją net esant silpnam apšvietimui ir nepastoviam apšvietimui, o tai rodo, kad jis galėtų veikti sąlygomis, kai tradicinės fotovoltinės technologijos praranda savo efektyvumą.
Nors ankstesnės kvantinės baterijos sunkiai sekėsi kontroliuoti energijos išskyrimą, dažnai ją akimirksniu prarasdamos, naujausias prototipas geba stabiliai išskirti elektros energiją. Įrenginys fotonų energiją paverčia elektros srove, o jo architektūra, pirmą kartą tokio tipo įrenginių istorijoje, leidžia atlikti visą įkrovimo ir iškrovimo ciklą.
Nors visa tai įspūdinga ir pagaliau veikia, nuo prototipo iki komercializavimo dar reikia nueiti ilgą kelią.
Baterijos kūrėjai mano, kad tinkamai valdant fotonus, ji gali pasiekti 100 % efektyvumą. Kas toliau? Inžinieriai tikisi, kad jų patentas bus plačiai pritaikytas kasdieniuose įrenginiuose.
Remiantis jų skaičiavimais, tinkamai pritaikius mastelį, išmaniojo telefono kvantinę bateriją būtų galima įkrauti vos per 20 sekundžių. Inžinieriai taip pat sutelks dėmesį į energijos kaupimo laiko pailginimą, kad kvantinės baterijos taptų perspektyvia alternatyva ličio jonų elementams.
