Key Takeaways
- Kvantne baterije mogle bi jednog dana revolucionirati industriju nudeći manje veličine i brže punjenje.
- Ali jedan stručnjak kaže da bi kvantne baterije mogle biti "godinama ili decenijama" udaljene od napajanja vašeg mobilnog telefona.
- Obećavajuća istraživanja su u toku kako bi se bolje iskoristila hemija Li-Ion baterija.
Vaši uređaji bi jednog dana mogli dobiti značajno povećanje snage zahvaljujući kvantnoj mehanici.
Istraživači su najavili napredak u kvantnim baterijama koje bi na kraju mogle revolucionirati rad uređaja. Kvantne baterije mogu biti manje i puniti se brže od trenutnih baterija. Nova tehnologija je samo jedan od načina na koji je industrija baterija spremna za preispitivanje.
"Iz čisto funkcionalne perspektive, želimo lakše uređaje s više prostora za pohranu, a nova tehnologija baterija bi nam mogla priuštiti oboje", rekao je Mark Falinski, naučnik ekološke održivosti koji nije bio dio nedavne studije, za Lifewire e-mail intervju.
Schrödingerova baterija?
Istraživači na Univerzitetu Adelaide u Australiji tvrde da su poduzeli ključni korak u pretvaranju kvantnih baterija u stvarnost. Kažu da su dokazali koncept super apsorpcije, ključnu ideju koja podupire kvantne baterije, prema nedavno objavljenoj studiji u časopisu Science Advances.
"Kvantne baterije, koje koriste kvantnomehaničke principe za poboljšanje svojih sposobnosti, zahtijevaju manje vremena punjenja što su veće", James Q. Quach, jedan od autora studije, rekao je u saopštenju za javnost. "Teoretski je moguće da se snaga punjenja kvantnih baterija povećava brže od veličine baterije, što bi moglo omogućiti nove načine za ubrzanje punjenja."
Da bi dokazao koncept super apsorpcije, tim je napravio mikrošupljine nalik na pločice različitih veličina koje su sadržavale organske molekule. Svaka mikrošupljina je napunjena laserom.
"Aktivni sloj mikrošupljine sadrži organske poluprovodničke materijale koji pohranjuju energiju. U osnovi superapsorbirajućeg efekta kvantnih baterija je ideja da svi molekuli djeluju kolektivno kroz svojstvo poznato kao kvantna superpozicija", rekao je Quach.
Kvantna superpozicija, fundamentalni princip kvantne mehanike, kaže da, slično valovima u klasičnoj fizici, bilo koja dva kvantna stanja mogu biti zbrajana ("superponirana"), a rezultat će biti još jedno važeće kvantno stanje.
Ali Falinkski je upozorio da bi kvantne baterije mogle biti "godinama ili decenijama" udaljene od napajanja vašeg mobilnog telefona.
"S obzirom na to, postoji mnogo investicija koje se predlažu u prostor kvantnog računarstva, a ako se te iste investicije poguraju naprijed u kvantne baterije, mogli bismo ostvariti stvarni napredak bržim tempom", dodao je on.
Približavamo se teoretskoj granici onoga što naše baterije mogu pohraniti i ponovo koristiti.
Pokretanje inovacija
Potreba za novom tehnologijom baterija je velika. Očekuje se da će se do 2040. godine energija koju ljudi troše povećati za 28 posto u odnosu na nivoe iz 2015. godine. Većina energije će i dalje dolaziti iz fosilnih goriva sa povezanim troškovima za okoliš.
"Približavamo se teoretskoj granici onoga što naše baterije mogu pohraniti i ponovno koristiti," rekao je Falinski. "Litijum-jonske baterije postaju sve bolje i bolje, ali dolazimo do tačke u kojoj fizika i hemija ne mogu da ih poboljšaju mnogo više."
Obećavajuća istraživanja su u toku kako bi se bolje iskoristila hemija litijum-jonskih baterija, uključujući nove materijale koji obećavaju povećanje gustine energije, gustine snage, životnog ciklusa ili smanjenja troškova, svi su u različitim fazama razvoja, Craig Lawrence, investitor čiste tehnologije koji ima iskustvo u inženjerstvu baterija, rekao je za Lifewire u intervjuu e-poštom.
Solid-state baterije, tehnologija litijum-metalnih baterija, mogle bi ponuditi znatno veću gustinu energije od litijum-jonske, rekao je Lawrence.
"Imamo skoro beskonačnu računarsku snagu u džepu, ali je korisna sve dok baterija može da radi", dodao je. "Zato ne možemo imati pametni telefon koji traje više od jednog dana sa punjenjem ili dron koji može izdržati više od 30-60 minuta."
E-bicikli su još jedna oblast kojoj je potreban remont baterije. U 2021., samo Njujork je prijavio više od 80 požara povezanih s električnim biciklima i njihovim baterijama. ZapBatt je kreirao litijum-titanatnu bateriju za e-bicikle za koju tvrdi da je otporna na vatru i da se može potpuno napuniti od 0% do 100% za 20 minuta umjesto uobičajenih 6 sati.
"Za pojedinačne potrošače, čekanje šest sati na punjenje baterije i potreba za zamjenom baterija godišnje je nezgodno i nije ekološki prihvatljivo", rekao je Charlie Welch, izvršni direktor ZapBatt-a, u intervjuu za Lifewire. "S ovim ogromnim porastom interesovanja za e-bicikle, tehnologija baterija mora nastaviti da se razvija kako bi podstakla više upotrebe i poboljšala sigurnost."
