Superabsorpční světelné kvantové baterie by mohly změnit pravidla hry  
Kvantové jevy jsou jako přízraky, které na nás vykukují z mikrosvěta. Když už tam ale jsou, proč je nevyužít? Kvantové baterie, které těží a skladují světelnou energii, s využitím kvantového jevu superabsorpce, by se mohly stát novým typem praktických a výkonných zdrojů energie.

Stanou se kvantové baterie průlomem ve zdrojích energie? Kredit: Antipoff / Wikimedia Commons.
Stanou se kvantové baterie průlomem ve zdrojích energie? Kredit: Antipoff / Wikimedia Commons.
Baterie, tedy dobíjitelné zdroje energie pro bezpočet elektronických i jiných zařízení, zůstávají palčivým problémem dnešní doby. Jsou příliš těžké, příliš toxické, jejich dobíjení trvá příliš dlouho, pojmou příliš málo energie. Materiáloví vědci hledají pomoc všude možně, mezi jiným i v přízračném světě kvantové mechaniky.

 

Badatelé australské University of Adelaide, společně s odborníky dalších zemí nedávno zaznamenali klíčový průlom, který podle všeho přiblížil realitě kvantové baterie. Jak říká vedoucí výzkumu James Quach, čím jsou kvantové baterie, které těží z principů kvantové mechaniky, větší, tím méně potřebují času k dobíjení. Dokonce je teoreticky možné, že rychlost jejich dobíjení roste rychleji než velikost takových baterií.

James Q. Quach. Kredit: University of Adelaide.
James Q. Quach. Kredit: University of Adelaide.

Kvantové baterie jsou založené na superabsorpci. Jak vysvětluje Quach, jde o kvantový jev, při němž se stavy jednotlivých molekul chovají kolektivně a navzájem se „konstruktivně“ ovlivňují. Badatelé se tento doposud spíše teoretický koncept rozhodli prokázat pomocí několika optických mikrorezonátorů různých velikostí, které obsahovaly různá množství organických molekul. Mikrorezonátory pak nabíjeli pomocí světelné energie laseru.

 

Logo. Kredit: University of Adelaide.
Logo. Kredit: University of Adelaide.
Aktivní vrstva mikrorezonátorů podle Quacha obsahovala organické polovodičové materiály, které mohou skladovat energii. Podstata superabsorpčního jevu kvantových baterií vychází z myšlenky, že všechny zúčastněné molekuly se chovají společně, pod bičem kvantové superpozice. Experiment potvrdil, že s rostoucí velikostí mikrorezonátoru klesal čas potřebný k jeho „dobití“ laserem. Quach to považuje za zásadní milník ve vývoji kvantových baterií.

 

Experti očekávají, že v roce 2040 spotřebujeme, v porovnání s rokem 2015, o 28 procent více energie. Většinu si stále pořizujeme z fosilních zdrojů, s příslušnými důsledky. Kvantové baterie, které jsou schopné těžit a zároveň skladovat světelnou energii, by mohly podstatně snížit náklady a rovněž omezit nepříjemnou nepředpověditelnost přísunu solární energie.

 

Výzkum Quachova týmu by mohl vést ke vzniku nového typu praktických a výkonných baterií na světelnou energii, které budou těžit z kvantových principů. Kvantové baterie by mohly změnit pravidla hry o energii. Držme jim palce.

 

Literatura

University of Adelaide 17. 1. 2022.

Science Advances online 14. 1. 2022.

Datum: 18.01.2022
Tisk článku

Související články:

Průlomová kapalná kovová baterie pracuje v pokojové teplotě     Autor: Stanislav Mihulka (08.07.2020)
Experimentální chlórová baterie pojme mnohem více energie než Li-Ion     Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2021)
Nejdelší vláknová baterie světa by klidně mohla měřit kilometry     Autor: Stanislav Mihulka (22.12.2021)



Diskuze:

Jedna částice vláden všem

Mintaka Earthian,2022-01-19 08:14:56

Jako mít baterii z částic v provázaném stavu a změnou stavu jedné ("nabitím") nabít zároveň i všechny ostatní, to by bylo dobré perpétum.

Ale spíš jsem to jen špatně pochopil.

Odpovědět

Energetická krize

Martin Žulkevič,2022-01-18 16:38:09

Asi jsem to nepochopil. Takže energetickou krizi Země vyřešíme tím, že budeme kvantové baterie nabíjet laserem? :O

Odpovědět


Re: Energetická krize

David Oplatek,2022-01-18 16:51:00

Zajímala by mě účinnost takového řešení a zda je to omezené jen na laser.

Uvnitř jad. reaktoru vzniká duha různého záření, nedalo by se toho využít přímo?

Odpovědět


Re: Energetická krize

Igor Němeček,2022-01-18 18:03:00

A ten laser budeme napájet např. pomocí energie z fotovoltaiky přes den. A v noci si posvítíme.

Odpovědět

Pardon

Pavel Aron,2022-01-18 16:23:37

Ale z textu jsem vůbec nepochopil na jakém principu by měla baterie fungovat.

Odpovědět


Re: Pardon

Martin Pravda,2022-01-18 16:38:21

Asi se mýlím, ale napadá mě jen optická rezonance mikrorezonátorů.

Odpovědět


Re: Re: Pardon

Josef Hrncirik,2022-01-19 09:17:42

Z televizních reklam je jasné, že je nutno použít superadsorbent.

Odpovědět


Re: Re: Re: Pardon, nebo aspoň superabsorbent.

Josef Hrncirik,2022-01-19 09:19:16

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Pardon, nebo aspoň superabsorbent.

Josef Hrncirik,2022-01-19 20:12:46

Pro číču je nejlepší superadsorbent zeolit. Pro jiný účel je nejlepčí superabsorbent s křidélky. Stačí se chvíli dívat do bedny a je to jasné.

Odpovědět


Re: Re: Pardon

Josef Hrncirik,2022-01-19 21:38:48

To by se pak mýlil i Independent:
"In a new study, published in the journal Science Advances, researchers at the University of Adelaide in Australia were finally able to prove the concept of superabsorption by building several wafer-like microcavities, filling them with organic molecules, and charging them with a laser."

“As the microcavity size increased and the number of molecules increased, the charging time decreased,” said Dr James Quach, a scientist at the Institute for Photonics and Advanced Sensing at the University of Adelaide. The next step is to now develop a fully functioning quantum battery prototype, with the hope of ushering in a new era of ultra-efficient batteries for use in electric vehicles and electronic devices".
(Microcavity size byla pochopitelně stejná, protože vlnová délka v rezonátoru...; měnila se jen koncentrace barviva v polystyrenové vrstvě mezi zrcadly rezonátoru).
I otrlí, 230 let šlechtění trestanci, importovaní do Austrálie z Britanie, zcela fascinovaní superproporcionalitou při quantovně quvaltově kooperativním nabíjení optického rezonátoru, ve zločinecké průhledné optické hantýrce přezdívaného klamavě krátce jen quantová auto(samo)baterie /QB/, jen opomněli zmínit že výtěžek fotoluminiscence je jen 20-70% fig.Suppl.1. Aby došlo k superproporcionálnímu nabíjení, musí být v dutině převaha fotonů nad superabsorbenty řádová, ergo doba nabíjení i pod 0,1 ps, využití (nabije se jen cca 10% molekul maximálně a max. nabíjecí příjem (při cca 1 e.V/molekulu drahého barviva) je při 0,1 T molekulách barviva cca 1 e.V či až 1 ke.V do 1 P molekul ! krásně proporcionální viz. fig.S9. Jak vidno zříti z fig.1 článku samovybíjení QB je cca 5%/2000 fs, tj. pouhých 99% za cca 189 ps (předpokladem exponenciálou).
Sestavení optické aparatury a provedení i vyhodnocení měření jsou nesporně obdivuhodné, avšak zcela blednou před popularizačními výklady dějů a jejich ev. aplikaci při akumulaci energie.

Odpovědět

Nepochybujem

Vladimír Bzdušek,2022-01-18 15:59:19

o tom, že ide o geniálny objav, určite si to objednám z ALZY,
ale nemohol by niekto ten text transformovať do trochu stráviteľnejšej podoby?
Nejako nerozumiem reči toho kmeňa.

Odpovědět


Re: Nepochybujem

Jakub Fiala,2022-01-18 17:32:11

Dole je odkaz na původní článek.

Odpovědět


Re: Re: Nepochybujem

Vladimír Bzdušek,2022-01-18 18:46:55

V tom prípade ovšem stačí uviesť len ten odkaz. Načo drať zbytočne klávesnicu.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace