Klíčové poznatky
- Kvantové baterie by jednoho dne mohly způsobit revoluci v oboru tím, že nabídnou menší velikosti a rychlejší nabíjení.
- Jeden odborník však říká, že kvantové baterie mohou být „roky nebo desetiletí“daleko od napájení vašeho mobilního telefonu.
- Probíhá slibný výzkum s cílem získat více z chemie Li-Ion baterií.
Vaše gadgety by mohly jednoho dne získat výrazný výkon díky kvantové mechanice.
Výzkumníci oznámili průlom v oblasti kvantových baterií, které by mohly nakonec způsobit revoluci ve fungování gadgetů. Kvantové baterie by mohly být menší a nabíjet se rychleji než současné baterie. Nová technologie je jen jedním ze způsobů, jak je průmysl baterií připraven přehodnotit.
„Z čistě funkčního hlediska chceme lehčí gadgety s větším úložištěm a nová technologie baterií by nám mohla dovolit obojí,“řekl pro Lifewire Mark Falinski, vědec v oblasti udržitelnosti životního prostředí, který nebyl součástí nedávné studie. e-mailový rozhovor.
Schrödingerova baterie?
Výzkumníci z University of Adelaide v Austrálii tvrdí, že udělali zásadní krok k tomu, aby se kvantové baterie staly realitou. Tvrdí, že prokázali koncept superabsorpce, klíčovou myšlenku, na které jsou založeny kvantové baterie, podle nedávno publikované studie v časopise Science Advances.
„Kvantové baterie, které využívají kvantově mechanické principy ke zlepšení svých schopností, vyžadují tím kratší dobu nabíjení, čím jsou větší,“James Q. Quach, jeden z autorů studie, uvedl v tiskové zprávě. "Je teoreticky možné, že nabíjecí výkon kvantových baterií roste rychleji než velikost baterie, což by mohlo umožnit nové způsoby urychlení nabíjení."
Aby se prokázal koncept superabsorpce, tým vytvořil mikrodutiny podobné plátkům různých velikostí, které obsahovaly organické molekuly. Každá mikrodutina byla nabita pomocí laseru.
"Aktivní vrstva mikrodutiny obsahuje organické polovodičové materiály, které ukládají energii. Základem superabsorpčního účinku kvantových baterií je myšlenka, že všechny molekuly působí společně prostřednictvím vlastnosti známé jako kvantová superpozice," řekl Quach..
Kvantová superpozice, základní princip kvantové mechaniky, říká, že podobně jako vlny v klasické fyzice lze sečíst ("superponovat") libovolné dva kvantové stavy a výsledkem bude další platný kvantový stav.
Falinkski ale varoval, že kvantové baterie mohou být „roky nebo desetiletí“daleko od napájení vašeho mobilního telefonu.
„Jak již bylo řečeno, do kvantového výpočetního prostoru se vkládá mnoho investic, a pokud se stejné investice posunou vpřed do kvantových baterií, mohli bychom dosáhnout skutečného pokroku rychlejším tempem,“dodal..
Blížíme se teoretické hranici toho, co naše baterie dokážou uložit a znovu použít.
Powering Innovations
Potřeba nové technologie baterií je velká. Očekává se, že do roku 2040 se spotřeba energie lidmi zvýší o 28 procent oproti úrovni z roku 2015. Většina energie bude stále pocházet z fosilních paliv a související náklady pro životní prostředí.
"Blížíme se teoretickému limitu toho, co naše baterie dokážou uložit a znovu použít," řekl Falinski. "Lithium-Iontové baterie jsou stále lepší a lepší, ale dostáváme se do bodu, kdy je fyzika a chemie nemohou zlepšit."
Probíhá slibný výzkum s cílem získat více z chemie Li-Ion baterií, včetně nových materiálů, které nabízejí příslib zvýšení hustoty energie, hustoty výkonu, životnosti cyklu nebo snížení nákladů, to vše je v různých fázích vývoje, Craig Lawrence, investor do čistých technologií, který má zkušenosti s bateriovým inženýrstvím, řekl Lifewire v e-mailovém rozhovoru.
Pevné baterie, technologie lithium-kovových baterií, by mohly nabídnout podstatně vyšší hustotu energie než lithium-iontová, řekl Lawrence.
„Máme v kapse téměř nekonečný výpočetní výkon, ale je stejně užitečný, pokud ho baterie dokáže udržet v chodu,“dodal. "To je důvod, proč nemůžeme mít smartphone, který vydrží na nabití déle než jeden den, nebo dron, který vydrží déle než 30–60 minut."
Elektrokola jsou další oblastí, která potřebuje generální opravu baterie. V roce 2021 ohlásilo jen město New York více než 80 požárů spojených s elektrickými koly a jejich bateriemi. Společnost ZapBatt vytvořila lithium-titanátovou baterii pro elektrokola, o které tvrdí, že je odolná vůči ohni a lze ji plně nabít z 0 % na 100 % za 20 minut místo obvyklých 6 hodin.
„Pro jednotlivé spotřebitele je čekání šest hodin na nabití baterie a nutnost každoroční výměny baterií nepohodlné a není to ekologické,“řekl Charlie Welch, generální ředitel společnosti ZapBatt, v rozhovoru pro Lifewire. „S tímto obrovským nárůstem zájmu o elektrokola se technologie baterií musí neustále vyvíjet, aby podpořila jejich větší využití a zvýšila bezpečnost.“
