Quantenbatterien haben das Potenzial, Energie in einem neue Klasse kompakter, leistungsstarker Geräte, die unsere Nutzung erneuerbarer Energien fördern und unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen massiv reduzieren könnten.
Jetzt hat eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern einen wichtigen Schritt getan, um diese Batterien Wirklichkeit werden zu lassen. Laut eine Presseerklärung von der University of Adelaide hat das Team erstmals das entscheidende Konzept der Superabsorption bewiesen.
Was ist Superabsorption?
Durch eine Reihe von Labortests hat das Team erfolgreich das Konzept der Superabsorption bewiesen, ein Phänomen der Quantenmechanik mit möglicherweise weitreichenden Auswirkungen auf die Felder.von Quantencomputing und Energiespeicherung. Superabsorption macht, wie viele andere Quantenmacken, das scheinbar Unmögliche durch subtile Manipulation von Molekülen auf der Quantenskala möglich.
In einem Interview mit NeuAtlas, Dr. James Q. Quach, einer der Forscher des Projekts von der University of Adelaide, sagte "Superabsorption ist ein kollektiver Quanteneffekt, bei dem Übergänge zwischen den Zuständen der Moleküle konstruktiv interferieren."
„Konstruktive Interferenz tritt bei allen Arten von Wellen auf Licht, Schall, Wellen auf Wasser und tritt auf, wenn sich verschiedene Wellen addieren, um eine größere Wirkung zu erzielen als jede Welle allein“, fuhr er fort. „Entscheidend ist, dass dies diekombinierte Moleküle, um Licht effizienter zu absorbieren, als wenn jedes Molekül einzeln agieren würde.“ Effektiv bedeutet dies, dass je mehr Moleküle in Ihrem Quantenenergiespeichergerät vorhanden sind, desto effizienter wird es in der Lage sein, Energie zu absorbieren, was schnellere Ladezeiten bedeutet.
Je größer der Akku, desto schneller lädt er
Die neuen Erkenntnisse könnten zu großen Speichersystemen führen mit unglaublich schnelle Ladezeiten, was neue Anwendungen in der Speicherung erneuerbarer Energien ermöglicht. „Quantenbatterien, die quantenmechanische Prinzipien verwenden, um ihre Fähigkeiten zu verbessern, benötigen weniger Ladezeit, je größer sie werden“, sagte Dr. Quach in der Pressemitteilung der University of Adelaide. "Es ist theoretisch möglich, dass die Ladeleistung von Quantenbatterien schneller zunimmt als die Größe der Batterie, was neue Wege zur Beschleunigung des Ladevorgangs ermöglichen könnte."
Das Team, das seine Ergebnisse im Tagebuch Wissenschaftliche Fortschritte, verwendete einen Laser, um mehrere geschichtete Mikrokavitäten unterschiedlicher Größe aufzuladen, die jeweils eine unterschiedliche Anzahl organischer Moleküle enthielten. „Die aktive Schicht der Mikrokavität enthält organische Halbleitermaterialien, die die Energie speichern. Dem superabsorbierenden Effekt der Quantenbatterien liegt die Idee zugrunde, dass alle Moleküle kollektiv durch eine Eigenschaft wirken, die als Quantensuperposition bekannt ist“, erklärte Dr. Quach.
„Als die Größe der Mikrokavität zunahm und die Anzahl der Moleküle zunahm, verringerte sich die Ladezeit“, fuhr er fort. „Dies ist ein bedeutender Durchbruch und ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung der Quantenbatterie."
All dies ist entscheidend für die Entwicklung neuer, mehr nachhaltige Formen der Energiespeicherung, so das Forscherteam. Bis 2040, so erklären sie, soll der Energieverbrauch der Menschen im Vergleich zu 2015 um 28 Prozent gestiegen sein. Mit einer Quantenbatterie könnten Unternehmen für erneuerbare Energien gleichzeitig Lichtenergie ernten und speichern und so Lichtenergie bereitstellengroße Kosteneinsparungen, erklärte das Team. Der nächste und wichtigste Schritt für das Team ist die Entwicklung eines voll funktionsfähigen Quantenbatterie-Prototypen unter Nutzung des Phänomens der Superabsorption, für das sie in ihren Proof-of-Concept-Experimenten Beweise erbracht haben.