Atslēgas līdzņemšanai
- Kvantu akumulatori kādu dienu varētu mainīt nozari, piedāvājot mazākus izmērus un ātrāku uzlādi.
- Bet viens eksperts saka, ka kvantu akumulatori varētu būt "gadu vai gadu desmitu" attālumā no tā, lai jūsu mobilais tālrunis varētu darbināt.
- Notiek daudzsološs pētījums, lai iegūtu vairāk no litija jonu akumulatoru ķīmijas.
Jūsu sīkrīki kādu dienu varētu ievērojami palielināt jaudu, pateicoties kvantu mehānikai.
Pētnieki ir paziņojuši par izrāvienu kvantu akumulatoru jomā, kas galu galā varētu mainīt sīkrīku darbību. Kvantu baterijas varētu būt mazākas un uzlādēties ātrāk nekā pašreizējās baterijas. Jaunā tehnoloģija ir tikai viens veids, kā akumulatoru ražošanas nozare ir gatava pārdomām.
"Tīri no funkcionālā viedokļa mēs vēlamies vieglākus sīkrīkus ar lielāku atmiņu, un jaunas akumulatoru tehnoloģijas varētu atļauties mums abus," portālam Lifewire stāstīja Marks Falinskis, vides ilgtspējības zinātnieks, kurš nepiedalījās nesenajā pētījumā. e-pasta intervija.
Šrēdingera akumulators?
Pētnieki no Adelaidas universitātes Austrālijā apgalvo, ka ir spēruši būtisku soli, lai kvantu baterijas kļūtu par realitāti. Viņi apgalvo, ka ir pierādījuši superabsorbcijas jēdzienu, kas ir būtiska ideja, kas ir kvantu akumulatoru pamatā, saskaņā ar nesen publicēto pētījumu žurnālā Science Advances.
"Kvantu akumulatoriem, kuru spēju uzlabošanai tiek izmantoti kvantu mehāniskie principi, ir nepieciešams mazāks uzlādes laiks, jo lielākas tās kļūst," Džeimss K. Kvačs, viens no pētījuma autoriem, sacīja ziņu izlaidumā. "Teorētiski ir iespējams, ka kvantu akumulatoru uzlādes jauda palielinās ātrāk nekā akumulatora izmērs, kas varētu radīt jaunus veidus, kā paātrināt uzlādi."
Lai pierādītu superabsorbcijas jēdzienu, komanda izveidoja dažāda izmēra vafelei līdzīgus mikrodobumus, kuros bija organiskas molekulas. Katrs mikrodobums tika uzlādēts, izmantojot lāzeru.
"Mikrodobuma aktīvajā slānī ir organiski pusvadītāju materiāli, kas uzglabā enerģiju. Kvantu bateriju superabsorbējošās iedarbības pamatā ir ideja, ka visas molekulas darbojas kolektīvi, izmantojot īpašību, kas pazīstama kā kvantu superpozīcija," sacīja Kvačs..
Kvantu superpozīcija, kvantu mehānikas pamatprincips, saka, ka līdzīgi kā viļņi klasiskajā fizikā, jebkurus divus kvantu stāvokļus var saskaitīt ("superpozēt"), un rezultāts būs vēl viens derīgs kvantu stāvoklis.
Bet Falinkskis brīdināja, ka kvantu akumulatori var būt "gadu vai gadu desmitu" attālumā no mobilā tālruņa barošanas.
"Tā teikts, kvantu skaitļošanas telpā tiek ieguldīti daudzi ieguldījumi, un, ja tie paši ieguldījumi tiks virzīti uz priekšu kvantu baterijās, mēs varētu panākt reālu progresu ātrākā tempā," viņš piebilda..
Mēs tuvojamies mūsu akumulatoru uzglabāšanas un atkārtotas izmantošanas teorētiskajam ierobežojumam.
Jaudīgas inovācijas
Nepieciešamība pēc jaunas akumulatoru tehnoloģijas ir liela. Paredzams, ka līdz 2040. gadam cilvēku patērētā enerģija būs palielinājusies par 28 procentiem salīdzinājumā ar 2015. gada līmeni. Lielākā daļa enerģijas joprojām tiks iegūta no fosilā kurināmā un ar to saistītās izmaksas videi.
"Mēs tuvojamies mūsu akumulatoru uzglabāšanas un atkārtotas izmantošanas teorētiskajai robežai," sacīja Falinskis. "Litija jonu akumulatori kļūst arvien labāki un labāki, taču mēs esam nonākuši līdz vietai, kur fizika un ķīmija nevar tos daudz vairāk uzlabot."
Notiek daudzsološi pētījumi, lai iegūtu vairāk no litija jonu akumulatoru ķīmijas, tostarp jauni materiāli, kas sola palielināt enerģijas blīvumu, jaudas blīvumu, cikla kalpošanas laiku vai samazinātas izmaksas, ir dažādās izstrādes stadijās, Craig Lorenss, cleantech investors, kuram ir pieredze akumulatoru inženierijā, pastāstīja Lifewire e-pasta intervijā.
Cietvielu akumulatori, litija-metāla akumulatoru tehnoloģija, varētu piedāvāt ievērojami lielāku enerģijas blīvumu nekā litija jonu, sacīja Lorenss.
"Mūsu kabatā ir gandrīz bezgalīga skaitļošanas jauda, taču tā ir tik noderīga, kamēr akumulators spēj to uzturēt," viņš piebilda. "Tāpēc mums nevar būt viedtālrunis, kas ar uzlādi izturētu vairāk par dienu, vai drons, kas var darboties vairāk nekā 30–60 minūtes."
E-velosipēdi ir vēl viena joma, kurā nepieciešams kapitālais remonts. 2021. gadā Ņujorkā vien tika ziņots par vairāk nekā 80 ugunsgrēkiem, kas saistīti ar elektriskajiem velosipēdiem un to akumulatoriem. Uzņēmums ZapBatt ir izveidojis litija titanāta e-velosipēda akumulatoru, kas, kā apgalvo, ir ugunsizturīgs un kuru var pilnībā uzlādēt no 0% līdz 100% 20 minūtēs parasto 6 stundu vietā.
"Atsevišķiem patērētājiem sešu stundu gaidīšana uz akumulatora uzlādi un nepieciešamība katru gadu nomainīt akumulatorus ir neērti un nav videi draudzīgi," e-pasta intervijā Lifewire sacīja ZapBatt izpilddirektors Čārlijs Velčs. "Ņemot vērā šo milzīgo e-velosipēdu intereses pieaugumu, akumulatoru tehnoloģijai ir jāturpina attīstīties, lai veicinātu lielāku lietošanu un uzlabotu drošību."
