Μια κβαντική μπαταρία είναι μια θεωρητική συσκευή αποθήκευσης ενέργειας που χρησιμοποιεί αρχές της κβαντομηχανικής, όπως η διεμπλοκή και η υπέρθεση, για την αποθήκευση και απελευθέρωση ενέργειας. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μπαταρίες που βασίζονται σε χημικές αντιδράσεις, οι κβαντικές μπαταρίες χρησιμοποιούν φωτόνια για την αποθήκευση ενέργειας και ενδεχομένως προσφέρουν ταχύτερους χρόνους φόρτισης και υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα. Ενώ βρίσκονται ακόμη σε πρώιμο στάδιο έρευνας, υπόσχονται επανάσταση στην τεχνολογία μπαταριών, ειδικά για μικρές ηλεκτρονικές συσκευές και ενδεχομένως στη βελτίωση της απόδοσης των ηλιακών κυψελών.
Ωστόσο, η εμπορευματοποίηση είναι ακόμη μια μακρινή προοπτική λόγω σημαντικών τεχνολογικών εμποδίων και της ανάγκης για ουσιαστικές εξελίξεις στην κβαντική τεχνολογία.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο RMIT και το CSIRO έχουν επιδείξει μια κβαντική μπαταρία που αποθηκεύει ενέργεια 1.000 φορές περισσότερο από τις προηγούμενες εκδόσεις, σηματοδοτώντας ένα σημαντικό βήμα προς την πρακτική αποθήκευση κβαντικής ενέργειας.
Μια κβαντική μπαταρία λειτουργεί με βάση τις αρχές της κβαντομηχανικής. Αντί να χρησιμοποιεί ροή ιόντων για φόρτιση και εκφόρτιση, μετακινεί ηλεκτρόνια σε υψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις για να αποθηκεύσει ενέργεια. Τα φωτόνια χρησιμεύουν ως φορείς φορτίου σε αυτή τη ρύθμιση και μεταφέρουν τις ενέργειές τους στα ηλεκτρόνια κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης.
Πώς λειτουργούν: Αντί να αποθηκεύουν ενέργεια σε χημικούς δεσμούς, οι κβαντικές μπαταρίες αποθηκεύουν ενέργεια σε κβαντικές καταστάσεις, επιτρέποντας ενδεχομένως ταχύτερη φόρτιση και υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα. Ταχύτερη φόρτιση: Κβαντικά φαινόμενα όπως η διεμπλοκή και η υπεραπορρόφηση θα μπορούσαν να επιτρέψουν στις κβαντικές μπαταρίες να φορτίζουν πολύ πιο γρήγορα από τις παραδοσιακές μπαταρίες, ενδεχομένως φορτίζοντας σε δευτερόλεπτα.
Πιθανές εφαρμογές: Ενώ δεν είναι πιθανό να τροφοδοτήσουν ηλεκτρικά οχήματα στο εγγύς μέλλον, θα μπορούσαν να φέρνουν επανάσταση σε μικρές ηλεκτρονικές συσκευές, ενδεχομένως βελτιώνοντας την απόδοση των ηλιακών κυψελών και προσφέροντας νέες δυνατότητες για λύσεις ισχύος εκτός δικτύου.Τρέχουσα κατάσταση: Οι κβαντικές μπαταρίες βρίσκονται κυρίως στο θεωρητικό και πειραματικό στάδιο. Κβαντικές ιδιότητες όπως η διεμπλοκή και η υπεραπορρόφηση αξιοποιούνται επίσης για τη βελτίωση του ρυθμού φόρτισης. Ενώ η διεμπλοκή επιτρέπει στα σωματίδια να λειτουργούν από κοινού για να επιτύχουν μια διαδικασία φόρτισης ή εκφόρτισης, η κβαντική ιδιότητα της υπεραπορρόφησης βοηθά στην αύξηση της ποσότητας ενέργειας που μπορεί να αποθηκευτεί στην μπαταρία, παρέχοντας έτσι υψηλότερες ενεργειακές πυκνότητες.
Οι κβαντικές μπαταρίες είναι επίσης εξαιρετικά επεκτάσιμες. Ωστόσο, αυτές είναι σε μεγάλο βαθμό θεωρητικές έννοιες, καθώς αυτές που έχουν κατασκευαστεί μέχρι στιγμής δεν έχουν διαρκέσει περισσότερο από λίγα νανοδευτερόλεπτα.
Η κλιμάκωση αυτών των συσκευών σε πρακτικά μεγέθη και η επίτευξη σταθερής και μακροχρόνιας απόδοσης αποτελούν σημαντικά εμπόδια.
Υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα: Οι κβαντικές μπαταρίες, αξιοποιώντας τα κβαντικά φαινόμενα, μπορούν να αποθηκεύουν σημαντικά περισσότερη ενέργεια σε έναν δεδομένο όγκο σε σύγκριση με τις συμβατικές μπαταρίες. Ταχύτερη φόρτιση: Η δυνατότητα ταχείας μεταφοράς ενέργειας μέσω της κβαντικής διεμπλοκής θα μπορούσε να οδηγήσει σε δραματικά ταχύτερους χρόνους φόρτισης. Βελτιωμένη απόδοση
Οι κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσαν ενδεχομένως να είναι πιο αποτελεσματικές στη μετατροπή ενέργειας, οδηγώντας σε μεγαλύτερους χρόνους λειτουργίας για τις συσκευές. Νέα υλικά: Η έρευνα για τις κβαντικές μπαταρίες θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων υλικών με μοναδικές ιδιότητες αποθήκευσης ενέργειας.