موارد مهم
- باتری های کوانتومی می توانند روزی با ارائه اندازه های کوچکتر و شارژ سریع تر صنعت را متحول کنند.
- اما یک کارشناس می گوید که باتری های کوانتومی ممکن است "سال ها یا دهه ها" از تامین انرژی تلفن همراه شما فاصله داشته باشند.
- تحقیق امیدوارکننده ای در حال انجام است تا از شیمی باتری لیتیوم یون بهره بیشتری ببریم.
گجت های شما می توانند روزی به لطف مکانیک کوانتومی قدرت قابل توجهی دریافت کنند.
محققان از پیشرفتی در باتری های کوانتومی خبر داده اند که در نهایت می تواند نحوه عملکرد گجت ها را متحول کند.باتری‌های کوانتومی می‌توانند کوچکتر و سریع‌تر از باتری‌های فعلی شارژ شوند. فن آوری جدید تنها راهی است که صنعت باتری برای تجدید نظر آماده است.
مارک فالینسکی، دانشمند پایداری زیست محیطی که بخشی از مطالعه اخیر نبود، به Lifewire گفت: «از دیدگاه کاملاً کاربردی، ما ابزارهای سبک‌تر با فضای ذخیره‌سازی بیشتر می‌خواهیم، و فناوری باتری جدید می‌تواند هر دوی ما را تامین کند. مصاحبه ایمیلی.
باتری شرودینگر؟
محققان دانشگاه آدلاید در استرالیا ادعا می کنند که گامی مهم در تحقق باتری های کوانتومی برداشته اند. بر اساس مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Science Advances منتشر شده است، آنها می‌گویند مفهوم جذب فوق‌العاده، ایده‌ای حیاتی که پشتوانه باتری‌های کوانتومی است را اثبات کرده‌اند.
باطری‌های کوانتومی، که از اصول مکانیک کوانتومی برای افزایش قابلیت‌های خود استفاده می‌کنند، هر چه بزرگ‌تر شوند، به زمان شارژ کمتری نیاز دارند. Quach، یکی از نویسندگان این مطالعه، در یک بیانیه خبری گفت. از نظر تئوری ممکن است که قدرت شارژ باتری‌های کوانتومی سریع‌تر از اندازه باتری افزایش یابد، که می‌تواند راه‌های جدیدی را برای سرعت دادن به شارژ فراهم کند.»
برای اثبات مفهوم جذب فوق العاده، این تیم ریزحفره هایی شبیه ویفر با اندازه های مختلف ساختند که حاوی مولکول های آلی بودند. هر ریزحفره با استفاده از لیزر شارژ شد.
کواچ گفت: "لایه فعال ریزحفره حاوی مواد نیمه هادی آلی است که انرژی را ذخیره می کند. زیربنای اثر جذب فوق العاده باتری های کوانتومی این ایده است که همه مولکول ها به طور جمعی از طریق خاصیتی به نام برهم نهی کوانتومی عمل می کنند.".
برهم‌نهی کوانتومی، یک اصل بنیادی مکانیک کوانتومی، می‌گوید که مانند امواج در فیزیک کلاسیک، هر دو حالت کوانتومی را می‌توان با هم جمع کرد ("فوق")، و نتیجه یک حالت کوانتومی معتبر دیگر خواهد بود.
اما فالینسکی هشدار داد که باتری‌های کوانتومی ممکن است "سالها یا دهه‌ها" از تامین انرژی تلفن همراه شما فاصله داشته باشند.
"با توجه به اینکه گفته می شود، سرمایه گذاری های زیادی در فضای محاسبات کوانتومی انجام می شود، و اگر همین سرمایه گذاری ها در باتری های کوانتومی به پیش برود، ما می توانیم با سرعت بیشتری پیشرفت واقعی داشته باشیم.".
ما در حال نزدیک شدن به حد تئوری ظرفیت ذخیره و استفاده مجدد باتری هایمان هستیم.
نوآوری های قدرتمند
نیاز به فناوری باتری جدید بسیار زیاد است. انتظار می رود تا سال 2040، انرژی مصرف شده توسط مردم نسبت به سال 2015، 28 درصد افزایش یابد. اکثریت انرژی همچنان از سوخت‌های فسیلی و هزینه‌های مرتبط با محیط زیست تامین می‌شود.
فالینسکی گفت: «ما به حد تئوری ظرفیت ذخیره و استفاده مجدد باتری‌هایمان نزدیک می‌شویم. باتری‌های لیتیوم یونی بهتر و بهتر می‌شوند، اما ما به نقطه‌ای می‌رسیم که فیزیک و شیمی نمی‌توانند آنها را خیلی بیشتر بهبود بخشند.»
تحقیقات امیدوارکننده‌ای برای بهره‌گیری بیشتر از شیمی باتری‌های لیتیوم یون در حال انجام است، از جمله مواد جدیدی که نوید افزایش چگالی انرژی، چگالی توان، عمر چرخه یا کاهش هزینه را ارائه می‌دهند، همه در مراحل مختلف توسعه هستند. لارنس، یک سرمایه‌گذار فناوری پاک که سابقه‌ای در مهندسی باتری دارد، در یک مصاحبه ایمیلی به Lifewire گفت.
لارنس گفت، باتری‌های حالت جامد، یک فناوری باتری‌های لیتیوم فلزی، می‌توانند چگالی انرژی بسیار بالاتری نسبت به لیتیوم-یون ارائه دهند.
"ما تقریباً بی نهایت قدرت محاسباتی در جیب خود داریم، اما تا زمانی که باتری بتواند آن را کار کند مفید است." "به همین دلیل است که ما نمی توانیم گوشی هوشمندی داشته باشیم که با شارژ بیش از یک روز دوام بیاورد یا پهپادی که بتواند بیش از 30 تا 60 دقیقه دوام بیاورد."
دوچرخه های الکترونیکی یکی دیگر از حوزه هایی هستند که نیاز به تعمیرات اساسی باتری دارند. در سال 2021، شهر نیویورک به تنهایی بیش از 80 آتش سوزی مرتبط با دوچرخه های برقی و باتری های آنها را گزارش کرد. ZapBatt یک باتری دوچرخه الکترونیکی لیتیوم تیتانات ایجاد کرده است که ادعا می‌کند در برابر آتش مقاوم است و می‌تواند به‌جای 6 ساعت معمول، از 0% تا 100% در 20 دقیقه به طور کامل شارژ شود.
چارلی ولش، مدیر عامل ZapBatt، در مصاحبه ای ایمیلی به Lifewire گفت: «برای مصرف کنندگان فردی، شش ساعت انتظار برای شارژ باتری و نیاز به تعویض باتری در سال ناخوشایند است و سازگار با محیط زیست نیست. "با این افزایش گسترده در علاقه دوچرخه های الکترونیکی، فن آوری باتری باید برای تشویق استفاده بیشتر و افزایش ایمنی به تکامل خود ادامه دهد."
