A legfontosabb elvitelek
- A kvantumakkumulátorok egy napon forradalmasíthatják az ipart, mivel kisebb méreteket és gyorsabb töltést kínálnak.
- De egy szakértő azt mondja, hogy a kvantumelemek "évek vagy évtizedek" választják el attól, hogy a mobiltelefonját táplálják.
- Ígéretes kutatás folyik annak érdekében, hogy még többet hozzon ki a Li-Ion akkumulátorok kémiájából.
A moduljai egy napon jelentős teljesítménynövekedést kaphatnak a kvantummechanikának köszönhetően.
A kutatók áttörést jelentettek be a kvantumelemek terén, amely végül forradalmasíthatja a kütyük működését. A kvantum akkumulátorok kisebbek lehetnek, és gyorsabban tölthetők, mint a jelenlegi akkumulátorok. Az új technológia csak egy módja annak, hogy az akkumulátoripar újragondolásra készen álljon.
"Tisztán funkcionális szempontból könnyebb, több tárhellyel rendelkező eszközöket akarunk, és az új akkumulátortechnológia mindkettőnket megengedhet magának" - mondta a Lifewire-nek Mark Falinski, a környezeti fenntarthatóság tudósa, aki nem vett részt a közelmúltban végzett tanulmányban. e-mail interjú.
Schrödinger akkumulátora?
Az ausztrál Adelaide Egyetem kutatói azt állítják, hogy kritikus lépést tettek a kvantumelemek valósággá tételében. A Science Advances folyóiratban nemrég megjelent tanulmány szerint bebizonyították a szuperabszorpció koncepcióját, amely a kvantumelemek alapját képező kulcsfontosságú ötlet.
"Azok a kvantum akkumulátorok, amelyek kvantummechanikai elveket alkalmaznak képességeik fokozására, annál kevesebb töltési időt igényelnek, minél nagyobbak lesznek." James Q. Quach, a tanulmány egyik szerzője – mondta egy sajtóközleményben. "Elméletileg lehetséges, hogy a kvantum akkumulátorok töltési teljesítménye gyorsabban növekszik, mint az akkumulátor mérete, ami új módszereket tesz lehetővé a töltés felgyorsítására."
A szuperabszorpció fogalmának bizonyítására a csapat különböző méretű ostyaszerű mikroüregeket épített, amelyek szerves molekulákat tartalmaztak. Minden mikroüreget lézerrel töltöttünk fel.
"A mikroüreg aktív rétege szerves félvezető anyagokat tartalmaz, amelyek az energiát tárolják. A kvantumelemek szuperelnyelő hatásának hátterében az az elképzelés áll, hogy az összes molekula együttesen hat a kvantum-szuperpozíció néven ismert tulajdonságon keresztül" - mondta Quach..
A kvantum-szuperpozíció, a kvantummechanika egyik alapelve azt mondja, hogy a klasszikus fizikában a hullámokhoz hasonlóan bármely két kvantumállapot összeadható („szuperpozíció”), és az eredmény egy másik érvényes kvantumállapot lesz.
De Falinkski arra figyelmeztetett, hogy a kvantumelemek "évek vagy évtizedek" választják el attól, hogy a mobiltelefonját táplálják.
"Egyébként sok beruházás van folyamatban a kvantumszámítási térben, és ha ugyanezeket a beruházásokat előmozdítják a kvantumelemek terén, akkor gyorsabb ütemben valós előrelépést tehetünk" - tette hozzá..
Közeledünk az akkumulátorok tárolhatóságának és újrafelhasználásának elméleti határához.
Erőteljes innovációk
Nagy szükség van az új akkumulátortechnológiára. 2040-re az emberek által fogyasztott energia várhatóan 28 százalékkal nő a 2015-ös szinthez képest. Az energia nagy része továbbra is fosszilis tüzelőanyagokból származik majd, a kapcsolódó környezeti költségekkel együtt.
"Közeledünk az akkumulátorok tárolhatóságának és újrafelhasználásának elméleti határához" - mondta Falinski. "A lítium-ion akkumulátorok egyre jobbak és jobbak, de eljutunk egy olyan pontra, ahol a fizika és a kémia már nem tudja sokkal jobban fejleszteni őket."
Ígéretes kutatás folyik a Li-Ion akkumulátorok kémiájának kiaknázására, beleértve az új anyagokat, amelyek növekvő energiasűrűséget, teljesítménysűrűséget, ciklusélettartamot vagy csökkenő költségeket ígérnek, mind a fejlesztés különböző szakaszaiban vannak, Craig Lawrence, a cleantech befektető, aki akkumulátormérnöki múlttal rendelkezik, elmondta a Lifewire-nek egy e-mailes interjúban.
A szilárdtest akkumulátorok, egy lítium-fém akkumulátor technológia, lényegesen nagyobb energiasűrűséget kínálnak, mint a lítium-ion, mondta Lawrence.
"Szinte végtelen számítási teljesítmény van a zsebünkben, de ez addig hasznos, amíg az akkumulátor képes üzemelni" - tette hozzá. "Ezért nem lehet olyan okostelefonunk, amely egy napnál tovább bírja egy töltéssel, vagy egy drónunk, amely 30-60 percnél tovább bírja."
Az elektromos kerékpárok egy olyan terület, amelyen az akkumulátor felújítása szükséges. 2021-ben csak New York City több mint 80 tűzesetről számolt be, amelyek elektromos kerékpárokhoz és azok akkumulátoraihoz kapcsolódnak. A ZapBatt megalkotott egy lítium-titanát e-bike akkumulátort, amely állítása szerint tűzálló, és a szokásos 6 óra helyett 20 perc alatt teljesen feltölthető 0%-ról 100%-ra.
"Az egyéni fogyasztók számára kényelmetlen és nem környezetbarát hat órát várni az akkumulátor töltésére, és évente kell cserélni" - mondta Charlie Welch, a ZapBatt vezérigazgatója a Lifewire-nek adott e-mailes interjújában. "Az e-bike iránti érdeklődésnek köszönhetően az akkumulátortechnológiának folyamatosan fejlődnie kell, hogy ösztönözze a használatot és növelje a biztonságot."
