Прорив у зберіганні енергії: створено батарею, яка взагалі не втрачає заряд

У новому дослідженні запропонували спосіб боротьби з витоками енергії і навіть з'ясували, як цей процес можна обернути на користь, тимчасово збільшуючи потужність зарядки, пише SciTechDaily.

Проблема квантових АКБ

Квантові акумулятори — це теоретичні мініатюрні пристрої, які для зберігання енергії використовують не хімічні реакції, а квантові ефекти, такі як суперпозиція і заплутаність. Теоретично, вони мають цілу низку переваг перед класичними батареями: прискорене заряджання, підвищена ємність і більш ефективна передача заряду.

Однак досі створити працюючий прототип не вдавалося. Головний нюанс — декогеренція: у реальних умовах квантові системи швидко втрачають свої унікальні властивості через взаємодію з навколишнім середовищем, що призводить до втрат ємності та зниження ефективності.

Несподіваний ефект

Команда експертів з японського центру RIKEN і китайського Хуачжунського університету науки і технологій запропонувала застосовувати топологічні матеріали, зокрема — фотонні хвилеводи. "Топологічні" — означає, що їхні властивості залишаються незмінними навіть під час деформації.

Вчені об'єднали топологічні характеристики фотонних хвилеводів із квантовою поведінкою дворівневих атомів. Така конструкція дає змогу передавати енергію (фотони) на великі відстані практично без втрат і розсіювання, навіть якщо хвилевід вигнутий або має дефекти.

Найдивовижнішим відкриттям стало те, що розсіювання енергії (дисипація), яке завжди вважалося головним ворогом ефективності, за певних умов може, навпаки, тимчасово збільшувати потужність заряджання. Виявилося, що коли розсіювання перевищує якийсь критичний поріг, потужність зарядки короткочасно зростає, порушуючи всі класичні уявлення.

Де це буде застосовуватися

Хоча це поки що лише теоретична модель, вона відкриває шлях до створення реальних високопродуктивних пристроїв для мікрозберігання енергії.

У майбутньому такі квантові батареї можуть знайти застосування в:

• Джерелах живлення в наномасштабі для мініатюрних роботів і сенсорів.
• Оптичному квантовому зв'язку для надзахищеного передавання даних.
• Розподілених квантових обчислювальних мережах.

Раніше Фокус писав про ще одне несподіване відкриття: батареї майбутнього будуть із гелю. Уперше у світі вдалося створити металевий гель — матеріал на основі кількох металів із властивостями гелю. Ця новинка може повністю змінити форму зберігання енергії в рідкометалевих батареях.