ซื้อกลับบ้านที่สำคัญ
- วันหนึ่งแบตเตอรี่ควอนตัมสามารถปฏิวัติอุตสาหกรรมได้ด้วยการนำเสนอขนาดที่เล็กลงและการชาร์จที่เร็วขึ้น
- แต่ผู้เชี่ยวชาญคนหนึ่งกล่าวว่าแบตเตอรี่ควอนตัมอาจใช้เวลา "ปีหรือหลายสิบปี" ในการเปิดโทรศัพท์มือถือของคุณ
- กำลังอยู่ระหว่างการวิจัยเพื่อใช้ประโยชน์จากเคมีของแบตเตอรี่ Li-Ion ให้มากขึ้น
วันหนึ่งอุปกรณ์ของคุณอาจได้รับพลังเพิ่มขึ้นอย่างมากด้วยกลไกควอนตัม
นักวิจัยได้ประกาศความก้าวหน้าของแบตเตอรี่ควอนตัมที่สามารถปฏิวัติการทำงานของแกดเจ็ตในที่สุดแบตเตอรี่ควอนตัมอาจมีขนาดเล็กกว่าและชาร์จได้เร็วกว่าแบตเตอรี่ปัจจุบัน เทคโนโลยีใหม่นี้เป็นเพียงวิธีหนึ่งที่อุตสาหกรรมแบตเตอรี่จะพร้อมสำหรับการคิดใหม่
จากมุมมองที่ใช้งานได้จริง เราต้องการอุปกรณ์ที่เบากว่าพร้อมพื้นที่เก็บข้อมูลมากขึ้น และเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่สามารถซื้อให้เราทั้งคู่ได้” Mark Falinski นักวิทยาศาสตร์ด้านความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาล่าสุดกล่าวกับ Lifewire ใน สัมภาษณ์ทางอีเมล
แบตเตอรี่ของชโรดิงเงอร์
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแอดิเลดในออสเตรเลียอ้างว่าพวกเขาได้ดำเนินการขั้นตอนที่สำคัญในการทำให้แบตเตอรี่ควอนตัมเป็นจริง พวกเขากล่าวว่าพวกเขาได้พิสูจน์แนวคิดเรื่องการดูดกลืนแสงสูง ซึ่งเป็นแนวคิดที่สำคัญที่สนับสนุนแบตเตอรี่ควอนตัม ตามผลการศึกษาที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ในวารสาร Science Advances
"แบตเตอรี่ควอนตัมซึ่งใช้หลักการทางกลควอนตัมเพื่อเพิ่มความสามารถ ใช้เวลาชาร์จน้อยลงยิ่งมีมากขึ้น" James Q. Quach หนึ่งในผู้เขียนการศึกษากล่าวในการแถลงข่าว "ในทางทฤษฎีแล้ว พลังการชาร์จของแบตเตอรี่ควอนตัมจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าขนาดของแบตเตอรี่ ซึ่งจะทำให้วิธีการใหม่ๆ ในการชาร์จเร็วขึ้น"
เพื่อพิสูจน์แนวคิดเรื่องการดูดกลืนแสงสูง ทีมงานได้สร้างโพรงขนาดเล็กที่มีลักษณะคล้ายแผ่นเวเฟอร์ซึ่งมีขนาดต่างกันซึ่งมีโมเลกุลอินทรีย์ แต่ละโพรงถูกชาร์จโดยใช้เลเซอร์
"ชั้นแอกทีฟของโพรงขนาดเล็กประกอบด้วยวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ออร์แกนิกที่เก็บพลังงาน รากฐานของเอฟเฟกต์การดูดซับสูงของแบตเตอรี่ควอนตัมคือแนวคิดที่ว่าโมเลกุลทั้งหมดทำงานร่วมกันผ่านคุณสมบัติที่เรียกว่าการทับซ้อนของควอนตัม" Quach กล่าว.
การทับซ้อนของควอนตัมซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของกลศาสตร์ควอนตัมกล่าวว่าเหมือนกับคลื่นในฟิสิกส์คลาสสิก สถานะควอนตัมสองสถานะใดๆ สามารถรวมกันได้ ("ซ้อนทับ") และผลลัพธ์จะเป็นสถานะควอนตัมที่ถูกต้องอีกสถานะหนึ่ง
แต่ Falinkski เตือนว่าแบตเตอรี่ควอนตัมอาจใช้เวลา "ปีหรือหลายสิบปี" ในการเปิดโทรศัพท์มือถือของคุณ
"อย่างที่กล่าวไว้ มีการลงทุนจำนวนมากที่ถูกนำมาใช้ในพื้นที่การคำนวณควอนตัม และหากการลงทุนแบบเดียวกันนั้นถูกผลักดันไปข้างหน้าในแบตเตอรี่ควอนตัม เราก็สามารถก้าวหน้าได้อย่างแท้จริงด้วยความเร็วที่รวดเร็วขึ้น" เขากล่าวเสริม.
เรากำลังเข้าใกล้ขีดจำกัดทางทฤษฎีของสิ่งที่แบตเตอรี่สามารถจัดเก็บและนำกลับมาใช้ใหม่ได้
พลังแห่งนวัตกรรม
ความต้องการเทคโนโลยีแบตเตอรี่ใหม่นั้นยอดเยี่ยมมาก ภายในปี 2040 คาดว่าพลังงานที่บริโภคจะเพิ่มขึ้น 28 เปอร์เซ็นต์จากระดับปี 2015 พลังงานส่วนใหญ่จะยังมาจากเชื้อเพลิงฟอสซิลที่มีต้นทุนต่อสิ่งแวดล้อม
"เรากำลังเข้าใกล้ขีดจำกัดทางทฤษฎีของสิ่งที่แบตเตอรี่ของเราสามารถจัดเก็บและนำกลับมาใช้ใหม่ได้" Falinski กล่าว "แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนเริ่มดีขึ้นเรื่อยๆ แต่เรามาถึงจุดที่ฟิสิกส์และเคมีไม่สามารถปรับปรุงได้มากกว่านี้"
กำลังอยู่ระหว่างการวิจัยเพื่อใช้ประโยชน์จากเคมีของแบตเตอรี่ Li-Ion ให้มากขึ้น ซึ่งรวมถึงวัสดุใหม่ๆ ที่ให้คำมั่นสัญญาว่าจะเพิ่มความหนาแน่นของพลังงาน ความหนาแน่นของพลังงาน อายุการใช้งานของวงจร หรือต้นทุนที่ลดลง ทั้งหมดนี้อยู่ในขั้นตอนต่างๆ ของการพัฒนา Craig Lawrence นักลงทุนด้านเทคโนโลยีสะอาดที่มีพื้นฐานด้านวิศวกรรมแบตเตอรี่บอกกับ Lifewire ในการสัมภาษณ์ทางอีเมล
แบตเตอรี่โซลิดสเตต ซึ่งเป็นเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมเมทัล สามารถให้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าลิเธียมไอออนอย่างมาก ลอว์เรนซ์กล่าว
"เรามีพลังประมวลผลที่แทบจะไม่มีที่สิ้นสุดในกระเป๋า แต่มันมีประโยชน์ตราบใดที่แบตเตอรี่ยังทำงานอยู่" เขากล่าวเสริม "นั่นเป็นเหตุผลที่เราไม่สามารถมีสมาร์ทโฟนที่ใช้งานได้นานกว่าหนึ่งวันในการชาร์จ หรือมีโดรนที่ใช้งานได้นานกว่า 30-60 นาที"
E-bikes เป็นอีกพื้นที่หนึ่งที่ต้องการการยกเครื่องแบตเตอรี่ ในปี พ.ศ. 2564 นครนิวยอร์กเพียงแห่งเดียวรายงานว่าเกิดเพลิงไหม้มากกว่า 80 ครั้งที่เกี่ยวข้องกับจักรยานไฟฟ้าและแบตเตอรี่ZapBatt ได้สร้างแบตเตอรี่ลิเธียม-ไททาเนต e-bike ที่อ้างว่าทนไฟและสามารถชาร์จเต็มได้ตั้งแต่ 0% ถึง 100% ใน 20 นาที แทนที่จะเป็น 6 ชั่วโมงปกติ
"สำหรับผู้บริโภคแต่ละราย การรอแบตเตอรี่นานหกชั่วโมงและจำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ทุกปีนั้นไม่สะดวกและไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม" Charlie Welch ซีอีโอของ ZapBatt กล่าวกับ Lifewire ในการสัมภาษณ์ทางอีเมล "ด้วยความสนใจของ e-bike ที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก เทคโนโลยีแบตเตอรี่ต้องพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อกระตุ้นให้มีการใช้งานมากขึ้นและเพิ่มความปลอดภัย"