Ładowanie szybsze niż tankowanie: gwóźdź do trumny silników spalinowych?

Fizyka kwantowa na stacjach "benzynowych"

W skrócie
  • Baterie kwantowe mogą oznaczać rewolucję w transporcie
  • Ogniwa obsługujące ładowanie na oparte o zasadę superabsorpcji będą ładować się w błyskawicznym tempie
  • "tankowanie" energii może trwać nie dłużej niż wlewanie paliwa do baku
  • Czy nadciąga elektryczny przełom?

Ogniwa to obecnie najsłabsze… ogniwo napędów elektrycznych. O ile zasięgi dostępne na bateriach mogą już konkurować w przypadku samochodów z przebiegami wykręcanymi na zbiorniku paliwa, o tyle czas ładowania, to ciągle pięta achillesowa tych technologii. Światło w tunelu (i to dosłownie) pojawia się wraz z bateriami kwantowymi. O co tu chodzi?

Z fizyką kwantową jest tak, że niby tam Planck coś wymyślił, Einstein to potwierdził, a Bohr obraził się na tę ideę, gdy zrozumiał o co w niej chodzi. Potem przez lata leżała na półce z księgami zakazanymi jak niechciane dziecko nauki. Jeszcze do niedawna uważano, że mechanika kwantowa i jej zjawiska mają zastosowanie tylko i wyłącznie w mikro świecie. Jednak wraz z rozwojem nauki i technologii powoli zaczyna znajdować zastosowanie nie tylko w rozwiązywaniu problemów nauki, które nie sposób opisać używając klasycznych zasad, ale także w bardziej namacalnych dla ogółu rozwiązaniach. Jednym z nich mają być właśnie baterie kwantowe, które, jeśli wszystko potoczy się po myśli naukowców i zgodnie z pierwszymi obiecującymi wynikami eksperymentów, mają stać się odpowiedzią na rosnący w tempie lawinowym problem ze sposobem ładowania obecnie wykorzystywanych już na szeroką skalę konwencjonalnych akumulatorów w środkach transportu.

Baterie kwantowe: co to takiego?

Obecnie najbardziej powszechną jest technologia związana z bateriami litowymi. Lit w połączeniu z innymi pierwiastkami pozwolił zminiaturyzować ogniwa w stosunku do oferowanej  pojemności. Obecnie każdy z nas nosi w kieszeni nieporównywalnie bardziej wydajne urządzenie niż komputer użyty w sprzęcie kosmicznym umożliwiającym lądowanie na księżycu. Do tego to urządzenie zasilane jest z grubej na zaledwie kilka milimetrów baterii niewielkiej baterii. Jednak jej naładowanie, nawet używając technologii Quick Charge, trwa trochę czasu. Bateria ogniwo akumulator pojazd elektryczny

Podobnie jest w samochodach i jednośladach z napędem elektrycznym. Wydajne napędy potrzebują dostosowanego pod tym względem zasilania. Pojemne baterie ładuje się ciągle znacznie dłużej niż jest to potrzebne, jeśli w ogóle chcemy myśleć o zastąpieniu napędu spalinowego prądem.

Im więcej, tym szybciej

I tu wkraczają prawa fizyki kwantowej, które, jak udało się udowodnić naukowcom z Uniwersytetu w Adelajdzie, mogą okazać się niezwykle pomocne w opracowaniu technologii superszybkiego ładowania nawet bardzo pojemnych ogniw. Problem trwającego zbyt długo procesu ładowania mógłby w teorii zostać rozwiązany za pomocą baterii kwantowych, których koncepcja zakłada stworzenie magazynu energii elektrycznej, funkcjonującego podobnie do klasycznego akumulatora, ale dokonanie tego w oparciu o założenia fizyki kwantowej. Wszystko ma opierać się o zjawisko superabsorpcji. Bateria ogniwo akumulator pojazd elektryczny

Bądź zawsze na bieżąco dzięki Jednoślad.pl News

Jak wyjaśnia dr James Quach – jeden z autorów eksperymentu, superabsorpcja to kwantowy efekt, w którym cząsteczki interferują ze sobą (podobnie jak nakładające się na siebie fale na powierzchni wody). W ten sposób sumują się dając wzmocnienie efektu absorpcji energii. Jakkolwiek by to nie brzmiało, wnioski z badań są takie, że im większe (pojemniejsze) ogniwo, czyli im więcej cząstek zdolnych absorbować energię i interferować ze sobą, tym szybciej będzie przebiegać proces ładowania. Czyli odwrotnie w stosunku do tego co obserwujemy obecnie w przypadku baterii litowo-jonowych.

Przeczytaj też:

Korbowody zwiększające moment obrotowy o 30%! Nadchodzi przełom?

Naukowcy podchodzą bardzo poważnie do zjawiska jakie udało im się zaobserwować w przypadku absorbcji cząstek światła i zaimplementowania go w technologii służącej do ładowania baterii kwantowych energią elektryczną. Zatem widniejąca do tej pory jedynie na kartce papieru koncepcja została potwierdzona. To dopiero wierzchołek góry lodowej, ale równolegle niezmiernie ważny punkt, który można nazwać kamieniem milowym w konstruowaniu superszybkich baterii do napędu środków transportu. Innymi słowy, to naprawdę działa. Teraz trzeba opracować technologie pozwalające na wykorzystanie zjawiska w praktyce.

Z kolei Naukowcy z Uniwersytetów w Albercie oraz Toronto ogłosili opracowanie projektu bezstratnej ekscytonicznej baterii kwantowej. Co to ma oznaczać? W teorii taki akumulator ma pozwalać magazynowanie energii elektrycznej bez strat związanych z jej przechowywaniem oraz czerpać energie z bezpośrednio z fotonów, podczas ich absorpcji przez elektron. Oznacza to, że taka bateria nie ulegałaby samorozładowaniu, które trapi wszystkie znane dotychczas i wdrożone rozwiązania do magazynowania energii elektrycznej.

Bateria ogniwo akumulator pojazd elektryczny

Gdy takie rowziązania uda się okiełznać technologią, może się okazać, że bardzo pojemne baterie ogniw elektrycznych jesteśmy w stanie ładować szybciej niż trwa proces wlewania paliwa do baku, a w dodatku nie trzeba będzie się martwić o utrate energii w trakcie nieużytkowania urządzenia. Jeśli takie „tankowanie” baterii będzie trwać faktycznie porównywalnie do dzisiejszej wizyty na „cepeenie”, to oznacza to jedną wielką rewolucję transportu. Nadal co prawda pozostaną do rozwiązania problemy związane ze sposobem wytwarzania energii elektrycznej, wątpliwą ekologią elektryfikacji transportu i sposobem przesyłu w sieci elektrycznej tak dużych ilości energii. Główny hamulcowy dla samych baterii w postaci procesu ładowania akumulatorów przestanie mieć jednak znaczenie.

Przeczytaj też:

Motocyklowe silniki na wodór? Yamaha i Kawasaki łączą siły by tak się stało!

Baterie kwantowe: śmierć silników spalinowych?

Czy istnieje zatem szansa, że stoimy właśnie na progu opracowania prawdziwie rewolucyjnych baterii? Wiele na to wskazuje, choć od pierwszego potwierdzającego założenia teoretyczne eksperymentu do opracowania technologii i wdrożenia jej na skalę przemysłową, jeszcze długa i zapewne wyboista droga. Pozostaje także pytanie jaka będzie cena baterii kwantowych. Technologia kojarząca się z czarną magią może przecież i z pewnością będzie sporo kosztować. Rozwiązanie musi nie tylko działać, ale być opłacalne by je wdrożyć do powszechnego użytku. Warto też podkreślić, że akumulatory kwantowe, gdy już zostaną skonstruowane, znajdą zastosowanie nie tylko w transporcie, ale także w przemyśle, czy w sposobach magazynowania dużych ilości energii. Szerokie, ogromne wręcz możliwości wykorzystania takich rozwiązań powodują, że jest o co walczyć, ale mogą także wpłynąć na rozpowszechnienie technologii i tym samym ograniczenie jednostkowej ceny pojedynczych ogniw kwantowych.  Czy fizyka kwantowa zatryumfuje wbijając ostateczny gwóźdź do trumny napędów spalinowych?

 

Czytaj dalej

Piotr Ganczarski

Z wykształcenia inżynier mechaniki i budowy maszyn. Motocykle są jego życiowym przekleństwem i chorą miłością. Buduje, przerabia i remontuje jednoślady. Zarówno te nowsze, jak i starsze. Fan motoryzacji i podróżowania na różne sposoby. Oprócz tego lubi pohasać na rowerze i przeczytać dobrą książkę.

Inne publikacje na ten temat:

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.

Back to top button