Αυστραλοί ερευνητές κατασκεύασαν και δοκίμασαν μια κβαντική μπαταρία που μπορεί να φορτίζεται ακαριαία και να αποθηκεύει 1.000 φορές περισσότερη ενέργεια από την προηγούμενη έκδοσή της.
Ωστόσο, μιλάμε για πειραματική κβαντική φυσική, που σημαίνει ότι η βελτίωση κατά 1.000 φορές σημαίνει τη μετάβαση από την αποθήκευση νανοδευτερόλεπτων ενέργειας σε μικροδευτερόλεπτα.
Ωστόσο, ο Δρ. Daniel Tibben, διδακτορικός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο RMIT της Μελβούρνης και συν-συγγραφέας της μελέτης, είναι αισιόδοξος. «Με το σύστημα που διαθέτουμε τώρα, μπορούμε θεωρητικά να φτάσουμε σε ένα δευτερόλεπτο αποθήκευσης», δήλωσε στο Renew Economy.
Ο σκοπός της έρευνας ήταν να αποδειχθεί ότι η προσθήκη ενός χημικού στρώματος για την αποθήκευση της ενέργειας που δημιουργείται από το κβαντικό στρώμα – χωρίς το οποίο η μπαταρία απλώς φορτίζεται και αποφορτίζεται αμέσως – θα μπορούσε να πετύχει. Και με την τέταρτη έκδοση από συνολικά πέντε διαφορετικά μοντέλα, οι ερευνητές απέδειξαν ότι η θεωρία τους μπορεί να γίνει πράξη.
Πώς λειτουργεί μια κβαντική μπαταρία
Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μπαταρίες, που βασίζονται σε χημικές αντιδράσεις, η θεωρία των κβαντικών μπαταριών χρησιμοποιεί την κβαντική υπέρθεση – την έννοια ότι ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να υπάρχει σε πολλαπλές καταστάσεις μέχρι να μετρηθεί – και τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ηλεκτρονίων και φωτός για να επιτύχει ταχύτερους χρόνους φόρτισης.
Για τη μελέτη αυτή, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό PRX Energy, η ομάδα κατασκεύασε και μελέτησε πέντε οπτικές κοιλότητες, μια κατασκευή ειδικά σχεδιασμένη για να παγιδεύσει το φως μεταξύ ανακλαστικών επιφανειών.
Η τέταρτη από αυτές αποδείχθηκε η νικήτρια, λειτουργώντας καλύτερα όταν δύο συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας ευθυγραμμίστηκαν τέλεια, επιτρέποντας την αποθήκευση της ενέργειας.
Μέσα στην κοιλότητα, μόρια από μια φθορίζουσα χρωστική ουσία που ονομάζεται ροδαμίνη 6G αλληλεπιδρούν με φωτόνια και μετατρέπονται σε πολαριτόνια – σωματίδια που είναι εν μέρει φως και εν μέρει ύλη. Αυτό είναι το στρώμα φόρτισης.
Ένα δεύτερο στρώμα που χρησιμοποιεί μόρια από το φωτοευαίσθητο χημικό παλλάδιο-τετραφαινυλοπορφυρίνη απορροφά την ενέργεια. Βρίσκεται σε μια κατάσταση που ονομάζεται τριπλέτα χαμηλής ενέργειας, όπου δύο από τα τρία ηλεκτρόνια περιστρέφονται στην ίδια κατεύθυνση. Αυτό σημαίνει ότι είναι αρκετά σταθερό για να παρέχει μακροχρόνια αποθήκευση – τουλάχιστον με κβαντικούς όρους.
Θα αργήσουμε να τη δούμε σε συσκευές
Ο Tibben ισχυρίζεται ότι η θεωρητική ικανότητα αποθήκευσης έως 1 δευτερόλεπτο σχετίζεται άμεσα με αυτή την κατάσταση. «Αυτή η εργασία δείχνει ότι μπορούμε να ενσωματώσουμε άλλα χημικά συστήματα σε αυτού του είδους τις μπαταρίες και να τα κάνουμε να αλληλεπιδρούν με πολαριτόνια, και αυτό είναι μια νέα τάξη κατανόησης», είπε.
Ενώ η μελέτη αποδεικνύει την θεωρία της ομάδας και της επιτρέπει να σχεδιάσει την επόμενη γενιά συσκευών, μια λειτουργική κβαντική μπαταρία σε συσκευές όπως αισθητήρες ή ρολόγια απέχει ακόμη πολύ, τόνισε ο συν-συγγραφέας της μελέτης και χημικός φυσικός στο RMIT, καθηγητής Daniel Gómez.
«Ελπίζουμε ότι μια μέρα οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βελτιώσουν την αποδοτικότητα των ηλιακών κυψελών και να τροφοδοτήσουν μικρές ηλεκτρονικές συσκευές», δήλωσε.
Πηγή: cnn.gr
