Mga Key Takeaway
- Maaaring baguhin ng mga quantum na baterya balang araw ang industriya sa pamamagitan ng pag-aalok ng mas maliliit na laki at mas mabilis na pag-charge.
- Ngunit sinabi ng isang eksperto na ang mga quantum na baterya ay maaaring "mga taon o dekada" bago ma-power ang iyong cell phone.
- Isinasagawa ang nangangakong pagsasaliksik upang masulit ang chemistry ng baterya ng Li-Ion.
Maaaring balang araw ay makakuha ng malaking power boost ang iyong mga gadget salamat sa quantum mechanics.
Nag-anunsyo ang mga mananaliksik ng isang pambihirang tagumpay sa mga quantum na baterya na maaaring baguhin sa kalaunan kung paano gumaganap ang mga gadget. Ang mga quantum na baterya ay maaaring mas maliit at mas mabilis na mag-charge kaysa sa mga kasalukuyang baterya. Ang bagong teknolohiya ay isa lamang paraan upang ang industriya ng baterya ay nakahanda para sa muling pag-iisip.
"Mula sa isang puro functional na pananaw, gusto namin ang mas magaan na mga gadget na may mas maraming storage, at ang bagong teknolohiya ng baterya ay kayang kaya kaming dalawa," Mark Falinski, isang environmental sustainability scientist na hindi bahagi ng kamakailang pag-aaral, sa Lifewire sa isang panayam sa email.
Schrödinger’s Battery?
Ang mga mananaliksik sa University of Adelaide sa Australia ay nagsasabing gumawa sila ng isang kritikal na hakbang sa paggawa ng mga quantum batteries na totoo. Sinasabi nilang napatunayan nila ang konsepto ng super absorption, isang mahalagang ideya na nagpapatibay sa mga quantum na baterya, ayon sa isang kamakailang nai-publish na pag-aaral sa journal Science Advances.
"Ang mga quantum na baterya, na gumagamit ng mga quantum mechanical na prinsipyo upang pahusayin ang kanilang mga kakayahan, ay nangangailangan ng mas kaunting oras ng pag-charge habang lumalaki ang mga ito," James Q. Sinabi ni Quach, isa sa mga may-akda ng pag-aaral, sa isang paglabas ng balita. "Posible sa teorya na ang lakas ng pag-charge ng mga quantum na baterya ay tumaas nang mas mabilis kaysa sa laki ng baterya, na maaaring magbigay-daan sa mga bagong paraan upang mapabilis ang pag-charge."
Para patunayan ang konsepto ng super absorption, gumawa ang team ng mala-wafer na microcavity na may iba't ibang laki na naglalaman ng mga organikong molekula. Ang bawat microcavity ay sinisingil gamit ang isang laser.
"Ang aktibong layer ng microcavity ay naglalaman ng mga organikong materyal na semiconductor na nag-iimbak ng enerhiya. Ang pinagbabatayan ng sobrang sumisipsip na epekto ng mga quantum na baterya ay ang ideya na ang lahat ng mga molekula ay kumikilos nang sama-sama sa pamamagitan ng isang katangian na kilala bilang quantum superposition," sabi ni Quach.
Quantum superposition, isang pangunahing prinsipyo ng quantum mechanics, ay nagsasabi na katulad ng mga wave sa classical physics, anumang dalawang quantum state ay maaaring pagsamahin ("superposed"), at ang resulta ay isa pang valid na quantum state.
Ngunit nagbabala si Falinkski na ang mga quantum batteries ay maaaring "mga taon o dekada" ang layo mula sa pagpapagana ng iyong cell phone.
"Sabi na nga ba, maraming pamumuhunan ang inilalagay sa quantum computing space, at kung ang parehong mga pamumuhunan ay itutulak nang mas maaga sa mga quantum na baterya, maaari tayong gumawa ng tunay na pag-unlad sa mas mabilis na bilis," dagdag niya.
Nalalapit na natin ang teoretikal na limitasyon ng kung ano ang maiimbak at magagamit muli ng ating mga baterya.
Powering Innovations
Ang pangangailangan para sa bagong teknolohiya ng baterya ay mahusay. Pagsapit ng 2040, inaasahang tataas ng 28 porsiyento ang enerhiyang kinokonsumo ng mga tao mula sa mga antas noong 2015. Ang karamihan ng kapangyarihan ay magmumula pa rin sa mga fossil fuel na may mga nauugnay na gastos sa kapaligiran.
"Malapit na namin ang teoretikal na limitasyon ng kung ano ang maaaring iimbak at muling gamitin ng aming mga baterya," sabi ni Falinski. "Ang mga baterya ng Lithium-Ion ay nagiging mas mahusay at mas mahusay, ngunit kami ay umaabot sa isang punto kung saan ang pisika at chemistry ay hindi na maaaring mapabuti ang mga ito nang higit pa."
Isinasagawa ang nangangako na pananaliksik upang masulit ang chemistry ng baterya ng Li-Ion, kabilang ang mga bagong materyales na nag-aalok ng pangako ng pagtaas ng density ng enerhiya, densidad ng kuryente, buhay ng cycle, o pagbaba ng gastos ay nasa iba't ibang yugto ng pag-unlad, Craig Sinabi ni Lawrence, isang cleantech investor na may background sa battery engineering, sa Lifewire sa isang email interview.
Ang mga solid-state na baterya, isang lithium-metal na teknolohiya ng baterya, ay maaaring mag-alok ng mas mataas na density ng enerhiya kaysa sa Lithium-Ion, sabi ni Lawrence.
"Mayroon kaming halos walang katapusang kapangyarihan sa pag-compute sa aming bulsa, ngunit ito ay kapaki-pakinabang hangga't maaari itong panatilihing tumatakbo ang baterya," dagdag niya. "Ito ang dahilan kung bakit hindi tayo maaaring magkaroon ng isang smartphone na tumatagal ng higit sa isang araw sa pag-charge o isang drone na maaaring tumagal ng higit sa 30-60 minuto."
Ang E-bikes ay isa pang lugar na nangangailangan ng overhaul ng baterya. Noong 2021, ang New York City lamang ang nag-ulat ng higit sa 80 sunog na nauugnay sa mga electric bike at mga baterya nito. Gumawa ang ZapBatt ng lithium-titanate e-bike na baterya na sinasabi nitong lumalaban sa sunog at maaaring ganap na ma-charge mula 0% hanggang 100% sa loob ng 20 minuto sa halip na sa karaniwang 6 na oras.
"Para sa mga indibidwal na consumer, ang paghihintay ng anim na oras para sa singil ng baterya at ang pangangailangang palitan ang mga baterya taun-taon ay hindi maginhawa at hindi eco-friendly, " sinabi ni Charlie Welch, ang CEO ng ZapBatt, sa Lifewire sa isang panayam sa email. "Sa napakalaking pagtaas na ito ng interes sa e-bike, ang teknolohiya ng baterya ay dapat na patuloy na umuunlad upang hikayatin ang higit pang paggamit at mapahusay ang kaligtasan."
