Австралийские исследователи из Университета RMIT и Организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO), национального научного агентства Австралии, разработали новый метод, продлевающий срок работы квантовых аккумуляторов в тысячу раз по сравнению с предыдущими результатами.
Сейчас квантовые батареи еще далеки от практического применения. Однако исследователи стремятся задействовать полученные знания и современные технологии для использования квантовой механики с целью создания устройства для хранения энергии.
По мнению австралийских ученых, несмотря на то, что сейчас существует множество вариантов для эффективного хранения энергии, включая литиевые аккумуляторы, квантовая механика предлагает более эффективные и экологически безопасные способы, обещая более мощные аккумуляторы.
Концепция создания квантовой батареи появилась всего 10 лет назад и пока далека от того, чтобы стать источником питания для реальных устройств. Вместо использования потока ионов во время циклов зарядки-разрядки, принцип квантовой батареи предлагает перевод электронов в более высокие энергетические состояния с целью накопления энергии. Фотоны в этом случае выступают переносчиками заряда и передают электронам энергию во время зарядки.
Для повышения скорости зарядки также используются такие свойства квантовой системы как суперпозиция и суперабсорбция. В частности, запутанность позволяет частицам работать совместно для повышения эффективности зарядки, а суперабсорбция позволяет увеличить количество энергии, которое способна накопить батарея. Квантовые батареи также обладают высокой масштабируемостью. Однако это пока что лишь теоретические концепции, поскольку созданные на сегодняшний день батареи работают не дольше нескольких наносекунд.
Предыдущие попытки создания квантовых аккумуляторов демонстрировали высокую скорость зарядки, однако они при этом так же быстро разряжались. Австралийские исследователи сконструировали 5 устройств и установили, что энергия сохраняется более эффективно, если два энергетических уровня идеально выровнены.
«Хотя мы затронули лишь крошечную часть общей конструкции, наше устройство уже лучше справляется с хранением энергии, чем его предшественник», — подчеркнул аспирант RMIT Дэниел Тиббен.
Исследователи отмечают, что самое эффективное устройство продемонстрировало накопление и хранение энергии за микросекунды, что в 1000 раз превышает предыдущие попытки, которые длились всего наносекунды.
«Хотя создание работающей квантовой батареи может занять еще некоторое время, это экспериментальное исследование позволило нам разработать следующее поколение устройств. Есть надежда, что однажды квантовые батареи можно будет использовать для повышения эффективности солнечных элементов и питания небольших электронных устройств», — отмечает профессор химии в RMIT Даниэль Гомес.
Результаты исследования опубликованы в журнале PRX Energy
Источник: Interesting Engineering
Сообщить об опечатке
Текст, который будет отправлен нашим редакторам: