Австралийские ученые из Университета RMIT совместно с Организацией научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) достигли прорывного результата в сфере хранения энергии: им удалось увеличить срок работы квантовых батарей в тысячу раз по сравнению с предыдущими образцами.
Об этом сообщает ProIT
Принципы действия и потенциал квантовых батарей
Современные квантовые батареи еще не готовы к массовому внедрению, однако специалисты активно работают над использованием законов квантовой механики для создания эффективных устройств накопления энергии. В отличие от традиционных аккумуляторов, в которых происходит движение ионов во время зарядки и разрядки, в квантовых батареях электроны переводятся в более высокие энергетические состояния, а фотоны выполняют роль переносчиков заряда, передавая энергию электронам во время зарядки.
Ключевую роль в повышении эффективности играют такие квантовые явления, как суперпозиция, запутанность и суперабсорбция. Запутанность позволяет частицам работать синхронно, увеличивая скорость зарядки, а суперабсорбция увеличивает объем накопленной энергии. Хотя эта концепция возникла всего лишь десятилетия назад, ее масштабируемость и экологичность делают квантовые батареи перспективным решением для будущего энергетики. Однако в настоящее время такие устройства функционируют не дольше нескольких наносекунд.
Экспериментальные достижения и будущие перспективы
Австралийские исследователи создали пять прототипов квантовых батарей и выяснили, что критическим фактором для эффективного хранения энергии является идеальное выравнивание двух энергетических уровней. Благодаря этому удалось достичь значительного прогресса в длительности хранения энергии — лучший образец устройства накапливал и удерживал энергию на протяжении микросекунд, что в тысячу раз превышает предыдущие результаты, которые ограничивались наносекундами.
«Хотя мы коснулись лишь крошечной части общей конструкции, наше устройство уже лучше справляется со хранением энергии, чем его предшественник», — подчеркнул аспирант RMIT Дэниел Тиббен.
Предыдущие попытки создания квантовых аккумуляторов демонстрировали высокую скорость зарядки, однако устройства так же быстро теряли накопленную энергию. Новый подход позволяет сделать этот процесс значительно эффективнее. Исследователи считают, что в будущем квантовые батареи могут найти применение — в частности, для повышения эффективности солнечных элементов и питания малых электронных устройств.
Сейчас ученые сосредоточены на дальнейшем совершенствовании технологии, чтобы довести ее до уровня практического использования. Результаты исследования опубликованы в журнале PRX Energy.
