Ученые утверждают, что могут создать батарею, использующую законы квантовой механики для хранения энергии.
В 1800 году великий итальянский учёный Алессандро Вольта поместил металлические пластины в кислоту и получил электрический ток. Так появился химический источник электричества, который стал прообразом современных батарей и аккумуляторов.
Сначала в батареях использовали свинец и кислоту, потом литий, кадмий, цинк, фосфаты и другие металлы в самых различных сочетаниях. Современные изобретатели уже используют нерадиоактивный изотоп никеля-63. И только несколько ученых в мире верят в то, что можно сделать и квантовую батарейку.
Как и обычные, квантовые батареи будут хранить энергию. Но на этом сходство с привычными батареями заканчивается. На данный момент даже невозможно представить, как вообще могут выглядеть квантовые аккумуляторы. Ведь в них будут использоваться принципиально иные процессы. Как это будет работать?
Элементарные частицы в квантовых состояниях при сверхнизких температурах в вакууме демонстрируют так называемую запутанность. Предполагается, что квантовые батареи будут использовать энергию этой квантовой запутанности. Для этого учёным предстоит придумать особый способ взаимодействия батареи с источником, который её заряжает. С учётом того, что квантовые состояния быстротечны, неустойчивы и требуют деликатных условий, задача кажется невыполнимой.
Между тем, физики продолжают искать Грааль. Например, сверхпроводник, который будет работать при комнатной температуре. Надежду дают опыты 2012 года, которые описали, что квантовые состояния могут сохраняться в течение некоторого времени. Речь о темпоральных кристаллах – состоянии материи, которое может длиться до 40 минут.
В мае 2024 года команда, состоящая из ученых Польши и Канады, описала квантовую зарядку, которая увеличивает объем энергии в аккумуляторе и уменьшает энергопотери в процессе зарядки. Благодаря квантовым принципам зарядки батарея может хранить в 4 раза больше энергии, чем при использовании привычного зарядного устройства.
Продвинулась и команда физиков из Австралии. Они в ходе экспериментов изучили, как молекулярный краситель сохраняет энергию фотонов света. При масштабировании результатов можно получить батарею, которая заряжается минуты, а работает сотни лет.
Итак, чтобы технология квантовых батарей стала реальностью физики должны выяснить, как поддерживать квантовые системы в их хрупких состояниях за пределами исследований и масштабировать результаты.
Всего и делов-то?
Полностью работоспособная квантовая батарея ещё нигде и никому не была продемонстрирована. Но с учетом зависимости от электричества и того, как человечество создает и доставляет энергию, инновации в хранении энергии могли бы стать настоящим революционным скачком.
Ставь лайк, делай репост! Подписывайся на канал Технологического университета «Леоновка: наука 5.0», чтобы читать интересные статьи из мира науки, современных технологий и человеческого любопытства.