Az ausztrál állami kutatóintézet, a CSIRO, a Melbourne-i Egyetem és a Royal Melbourne Institute of Technology közös kutatócsoportja sikeresen kifejlesztette és tesztelte a világ első kvantumakkumulátorának prototípusát. A kutatók szerint ez az eredmény olyan áttörést jelenthet, amely hosszabb távon jelentősen felgyorsíthatja mind a klasszikus, mind a kvantumakkumulátorok töltési folyamatait. A Light: Science & Applications folyóiratban megjelent tanulmány egy figyelemre méltó kvantummechanikai jelenséget demonstrál. Dr. James Quach, a CSIRO kvantumtudományi és technológiai programjának vezetője, aki a mérnöki csapatot irányította, az Energy Storage News számára elmondta, hogy az áttörés kísérletileg is alátámasztja a kvantummechanika bizonyos, eddig főként elméleti keretek között vizsgált alapelveit az energiatárolás területén. „Eredményeink megerősítenek egy alapvető kvantumhatást, amely ellentmond a klasszikus intuícióknak: a kvantumakkumulátorok annál gyorsabban töltődnek, minél nagyobbak.” A prototípus a CSIRO csapatának korábbi munkájára épül, amely 2022-ben egy szerves mikrokavitásos eszköz segítségével demonstrálta a kvantumakkumulátorok szokatlan töltési dinamikáját. Az akkori rendszer bebizonyította, hogy a töltési idő az akkumulátorban lévő molekulák számának négyzetgyökével fordított arányban csökken. A korábbi prototípusból azonban hiányzott egy kulcsfontosságú elem: egy olyan mechanizmus, amely a tárolt energiát hasznosítható elektromos árammá alakítja. Az új rendszer ezt a korlátot további funkcionális rétegek beépítésével hidalja át, amelyek lehetővé teszik a kvantumállapotban tárolt energia kinyerését és elektromos árammá alakítását. A CSIRO szerint ez jelentős lépés a gyakorlati kvantumakkumulátorok felé. A világ első működőképes kvantumakkumulátora. Kép: CSIRO Így használják ki a kvantumakkumulátorok a kollektív hatásokat A hagyományos akkumulátorokkal ellentétben – amelyek az energia tárolását és leadását kémiai reakciók révén valósítják meg – a kvantumakkumulátorok úgynevezett kollektív kvantumhatásokat használnak ki. Ezek a jelenségek a szuperpozíció és az összefonódás törvényszerűségeiből fakadnak. James Hutchison, a Melbourne-i Egyetem docense így foglalta össze a működés lényegét: „A kvantumakkumulátorok – a hagyományos akkumulátorokhoz hasonlóan – energiát vesznek fel, tárolnak és adnak le. A különbség az, hogy míg a klasszikus rendszerek kémiai reakciókra épülnek, addig a kvantumakkumulátorok a kvantummechanika kollektív tulajdonságait használják ki.” A kvantummechanika egyik előnye a szuperabszorpció jelensége: a rendszer kollektív módon, egy koherens folyamat során veszi fel az energiát, ami gyorsabb töltést tesz lehetővé. Bizonyos feltételek mellett a kvantumakkumulátor tárolóegységei nem függetlenül működnek, hanem kollektív, koherens rendszerként viselkednek. Ennek következtében, ha egy rendszer N darab tárolóegységet tartalmaz, és az egyes egységek feltöltése külön-külön egy másodpercet venne igénybe, akkor az összes egység egyidejű feltöltése az egyes egységek feltöltési idejét mindössze 1/√N másodpercre csökkenti. Ennek következtében az akkumulátor méretének megduplázása az eredeti időtartam valamivel több mint felére csökkenti a töltési időt, mintha minden tárolóegység „tudná”, hogy más egységek is jelen vannak, és azok együttes jelenlétében gyorsabban töltődne. Mesze van még a gyakorlati alkalmazás Bár az eredmények tudományos szempontból jelentősek, a technológia ipari alkalmazása egyelőre távoli. A jelenlegi kvantumakkumulátorok energiatároló képessége rendkívül alacsony, nagyságrendileg néhány gigaelektronvolt (GeV), ami klasszikus energiatárolási mércével elhanyagolható. Emellett az energiatárolás időtartama – a kvantumállapotok rövid koherenciaideje miatt – jellemzően nanoszekundumos skálán mozog, ami messze elmarad a gyakorlati felhasználáshoz szükséges értékektől. Quach elismerte, hogy még hosszú út áll előttünk, ugyanakkor optimistán nyilatkozott a technológia fejlődési irányáról. „Bár még jelentős kutatási munka áll előttünk, fontos lépést tettünk a kvantumakkumulátorok gyakorlati megvalósítása felé. A következő kulcskérdés az energiatárolási idő meghosszabbítása.” A kutatócsoport jelenleg olyan hibrid rendszereken dolgozik, amelyek a kvantumakkumulátorok gyors töltési képességét a hagyományos akkumulátorok hosszabb energiatárolási idejével kombinálnák. Az ilyen megközelítések hosszabb távon új típusú energiatároló megoldásokhoz vezethetnek, amelyek kihasználják mind a kvantum-, mind a klasszikus fizika előnyeit. dr. Papp László (Sol Invictus)Technológiai elemző, és a Villanyautosok.hu csapatának megújuló energiákkal, energiatárolással, illetve piaci trendekkel foglalkozó szakértője. Célja, hogy minél többek számára tegye egyértelművé, hogy a fenntartható jövő gazdaságilag is a legracionálisabb választás. Google hírek iratkozz fel! Heti hírlevél iratkozz fel! Kővédő fólia védd az autód!
