Прототип квантової батареї/RMIT
Австралійські дослідники з Університету RMIT та Організації наукових і промислових досліджень Співдружності (CSIRO), національного наукового агентства Австралії, розробили новий метод, що подовжує термін роботи квантових акумуляторів у тисячу разів порівняно з попередніми результатами.
Наразі квантові батареї ще далекі від практичного застосування. Однак дослідники прагнуть задіяти здобуті знання та сучасні технології для використання квантової механіки з метою створення пристрою для зберігання енергії.
На думку австралійських науковців, попри те, що наразі існує безліч варіантів для ефективного зберігання енергії, включно із літієвими акумуляторами, квантова механіка пропонує більш ефективні та екологічно безпечні способи, обіцяючи більш потужні акумулятори.
Концепція створення квантової батареї з’явилась усього 10 років тому і поки далека від того, щоб стати джерелом живлення для реальних пристроїв. Замість використання потоку іонів під час циклів зарядки-розрядки, принцип квантової батареї пропонує переведення електронів у вищі енергетичні стани з метою накопичення енергії. Фотони у цьому випадку виступають переносниками заряду і передають електронам енергію під час зарядки.
Для підвищення швидкості зарядки також використовуються такі властивості квантової системи як суперпозиція та суперабсорбція. Зокрема, заплутаність дозволяє частинкам працювати спільно для підвищення ефективності зарядки, а суперабсорбція дозволяє збільшити кількість енергії, яку здатна накопичити батарея. Квантові батареї також мають високу масштабованість. Однак це поки що лише теоретичні концепції, оскільки створені на сьогоднішній день батареї працюють не довше кількох наносекунд.
Попередні спроби створення квантових акумуляторів демонстрували високу швидкість заряджання, однак вони при цьому так само швидко розряджались. Австралійські дослідники сконструювали 5 пристроїв і встановили, що енергія зберігається більш ефективно, якщо два енергетичні рівні ідеально вірівняні.
«Хоча ми торкнулися лише крихітної частини загальної конструкції, наш пристрій вже краще справляється зі зберіганням енергії, ніж його попередник», — підкреслив аспірант RMIT Деніел Тіббен.
Дослідники зазначають, що найефективніший пристрій продемонстрував накопичення і зберігання енергії за мікросекунди, що у 1000 разів перевищує попередні спроби, які тривали всього наносекунди.
«Хоча створення працюючої квантової батареї може зайняти ще деякий час, це експериментальне дослідження дозволило нам розробити наступне покоління пристроїв. Є надія, що одного разу квантові батареї можна буде використовувати для підвищення ефективності сонячних елементів та живлення невеликих електронних пристроїв», — зазначає професор хімії в RMIT Даніель Гомес.
Результати дослідження опубліковані у журналі PRX Energy
Джерело: Interesting Engineering