Võtmed kaasavõtmiseks
- Kvantpatareid võivad ühel päeval tööstuses revolutsiooni teha, pakkudes väiksemaid suurusi ja kiiremat laadimist.
- Kuid üks ekspert ütleb, et kvantpatareid võivad teie mobiiltelefoni toiteks olla "aastate või aastakümnete" kaugusel.
- Käimas on paljutõotavad uuringud, et saada liitiumioonakude keemiast rohkem kasu.
Teie vidinad võivad ühel päeval tänu kvantmehaanikale märkimisväärselt võimsust suurendada.
Teadlased on teatanud läbimurdest kvantpatareide vallas, mis võib lõpuks muuta vidinate toimimise. Kvantpatareid võiksid olla väiksemad ja laadida kiiremini kui praegused akud. Uus tehnoloogia on vaid üks viis, kuidas akutööstus on valmis ümber mõtlema.
"Puht alt funktsionaalsest vaatenurgast tahame kergemaid ja suurema salvestusruumiga vidinaid ja uus akutehnoloogia võiks meile mõlemale lubada," ütles keskkonnasäästlikkuse teadlane Mark Falinski, kes hiljutises uuringus ei osalenud, Lifewire'ile. meiliintervjuu.
Schrödingeri aku?
Austraalia Adelaide'i ülikooli teadlased väidavad, et on astunud kriitilise sammu kvantpatareide reaalsuseks muutmisel. Hiljuti ajakirjas Science Advances avaldatud uuringu kohaselt tõestasid nad superabsorptsiooni kontseptsiooni, mis on kvantpatareide aluseks olev ülioluline idee.
"Kvantpatareid, mis kasutavad oma võimekuse suurendamiseks kvantmehhaanilisi põhimõtteid, nõuavad seda vähem laadimisaega, mida suuremaks nad muutuvad," ütles James Q. Quach, üks uuringu autoreid, ütles pressiteates. "Teoreetiliselt on võimalik, et kvantakude laadimisvõimsus suureneb kiiremini kui aku suurus, mis võib võimaldada laadimise kiirendamiseks uusi viise."
Superabsorptsiooni kontseptsiooni tõestamiseks ehitas meeskond erineva suurusega vahvlilaadsed mikroõõnsused, mis sisaldasid orgaanilisi molekule. Iga mikroõõnsus laaditi laseriga.
"Mikroõõnsuse aktiivne kiht sisaldab orgaanilisi pooljuhtmaterjale, mis salvestavad energiat. Kvantpatareide ülineelava toime aluseks on idee, et kõik molekulid toimivad ühiselt läbi omaduse, mida tuntakse kvantsuperpositsioonina," ütles Quach..
Kvantmehaanika aluspõhimõte, kvantsuperpositsioon ütleb, et sarnaselt klassikalise füüsika lainete puhul saab mis tahes kahte kvantolekut kokku liita ("peale kanda") ja tulemuseks on veel üks kehtiv kvantolek.
Kuid Falinkski hoiatas, et kvantpatareid võivad teie mobiiltelefoni toiteks olla aastaid või aastakümneid.
"Sellest hoolimata tehakse kvantarvutusruumi palju investeeringuid ja kui neid samu investeeringuid kvantpatareides edasi lükata, saaksime saavutada tõelisi edusamme kiiremini, " lisas ta..
Oleme lähenemas teoreetilisele piirile, mida meie akud suudavad säilitada ja taaskasutada.
Võimas uuendused
Vajadus uue akutehnoloogia järele on suur. Aastaks 2040 eeldatakse, et inimeste tarbitav energia on 2015. aasta tasemega võrreldes kasvanud 28 protsenti. Suurem osa energiast saadakse ikkagi fossiilkütustest, millega kaasnevad keskkonnakulud.
"Me läheneme teoreetilisele piirile, mida meie akud suudavad säilitada ja taaskasutada," ütles Falinski. "Liitium-ioon akud lähevad aina paremaks, kuid oleme jõudmas punkti, kus füüsika ja keemia ei saa neid enam palju paremaks muuta."
Käimas on paljutõotavad uuringud, et saada liitiumioonakude keemiast rohkem kasu, sealhulgas uued materjalid, mis lubavad suurendada energiatihedust, võimsustihedust, tsükli eluiga või kulude vähenemist, on kõik erinevates arendusfaasides. Cleantech investor Lawrence, kellel on akutehnoloogia tausta, rääkis Lifewire'ile meiliintervjuus.
Liitium-metallpatareide tehnoloogia tahkisakud võivad pakkuda oluliselt suuremat energiatihedust kui liitium-ioon, ütles Lawrence.
"Meie taskus on peaaegu lõputu arvutusvõimsus, kuid see on kasulik seni, kuni aku suudab seda töös hoida," lisas ta. "Seetõttu ei saa meil olla nutitelefoni, mis peaks laadimisega vastu üle päeva, või drooni, mis võiks vastu pidada üle 30–60 minuti."
E-jalgrattad on veel üks valdkond, mis vajab aku kapitaalremonti. 2021. aastal teatas ainuüksi New York City enam kui 80 tulekahjust, mis olid seotud elektrijalgrataste ja nende akudega. ZapBatt on loonud liitium-titanaadist e-jalgrattaaku, mis on väidetav alt tulekindel ja mida saab tavapärase 6 tunni asemel 0%-lt 100%-ni täis laadida 20 minutiga.
"Üksiktarbijate jaoks on aku laadimise kuus tundi ootamine ja akude iga-aastane väljavahetamine ebamugav ega keskkonnasõbralik," ütles ZapBatti tegevjuht Charlie Welch Lifewire'ile antud meiliintervjuus. "E-jalgrattahuvi tohutu kasvu tõttu peab akutehnoloogia edasi arenema, et julgustada rohkem kasutamist ja suurendada ohutust."
