Австралійські вчені з Університету RMIT спільно з Організацією наукових і промислових досліджень Співдружності (CSIRO) досягли проривного результату у сфері зберігання енергії: їм вдалося збільшити термін роботи квантових батарей у тисячу разів порівняно з попередніми зразками.
Про це розповідає ProIT
Принципи дії та потенціал квантових батарей
Сучасні квантові батареї ще не готові до масового впровадження, проте фахівці активно працюють над використанням законів квантової механіки для створення ефективних пристроїв накопичення енергії. На відміну від традиційних акумуляторів, у яких відбувається рух іонів під час зарядки та розрядки, у квантових батареях електрони переводяться у вищі енергетичні стани, а фотони виконують роль переносників заряду, передаючи енергію електронам під час заряджання.
Ключову роль у підвищенні ефективності відіграють такі квантові явища, як суперпозиція, заплутаність та суперабсорбція. Заплутаність дозволяє частинкам працювати синхронно, підвищуючи швидкість зарядки, а суперабсорбція збільшує обсяг накопиченої енергії. Хоча ця концепція виникла лише десятиріччя тому, її масштабованість та екологічність роблять квантові батареї перспективним рішенням для майбутнього енергетики. Проте наразі такі пристрої функціонують не довше кількох наносекунд.
Експериментальні досягнення та майбутні перспективи
Австралійські дослідники створили п’ять прототипів квантових батарей і виявили, що критичним чинником для ефективного зберігання енергії є ідеальне вирівнювання двох енергетичних рівнів. Завдяки цьому вдалося досягти значного прогресу в тривалості зберігання енергії — найкращий зразок пристрою накопичував і утримував енергію протягом мікросекунд, що у тисячу разів перевищує попередні результати, які обмежувалися наносекундами.
«Хоча ми торкнулися лише крихітної частини загальної конструкції, наш пристрій вже краще справляється зі зберіганням енергії, ніж його попередник», — підкреслив аспірант RMIT Деніел Тіббен.
Попередні спроби створення квантових акумуляторів демонстрували високу швидкість заряджання, проте пристрої так само швидко втрачали накопичену енергію. Новий підхід дозволяє зробити цей процес значно ефективнішим. Дослідники вважають, що у майбутньому квантові батареї можуть знайти застосування — зокрема, для підвищення ефективності сонячних елементів та живлення малих електронних пристроїв.
Зараз науковці зосереджені на подальшому вдосконаленні технології, аби довести її до рівня практичного використання. Результати дослідження опубліковано у журналі PRX Energy.
