Καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται με αλματώδεις ρυθμούς, μια νέα και πολλά υποσχόμενη πρόταση κάνει την εμφάνισή της στον τομέα της αποθήκευσης ενέργειας: οι κβαντικές μπαταρίες. Μπορεί να ακούγεται σαν κάτι βγαλμένο από την επιστημονική φαντασία, ωστόσο είναι ένα πεδίο που ήδη απασχολεί κορυφαίους ερευνητές παγκοσμίως. Και αν τελικά ευοδωθούν οι σχετικές προσπάθειες, ίσως μιλάμε για μια τεχνολογία που θα φέρει επανάσταση στην καθημερινότητά μας.
Ερευνητικές ομάδες από πανεπιστήμια όπως το PSL Research University στο Παρίσι και το University of Pisa στην Ιταλία έχουν αφιερώσει τα τελευταία πέντε χρόνια στην αξιοποίηση των βασικών αρχών της κβαντομηχανικής με σκοπό την ανάπτυξη μιας νέας γενιάς μπαταριών. Οι προσπάθειες επικεντρώνονται σε τρεις θεμελιώδεις αρχές της κβαντικής φυσικής: την υπέρθεση, την εμπλοκή και την «υπεραπορρόφηση». Μέσα από αυτές, επιχειρείται να ξεπεραστούν τα όρια των συμβατικών ηλεκτροχημικών μπαταριών.
Σε αντίθεση με τις σημερινές μπαταρίες που βασίζονται σε χημικές αντιδράσεις, οι κβαντικές μπαταρίες επιχειρούν να αποθηκεύσουν ενέργεια στις κβαντικές καταστάσεις σωματιδίων, όπως των φωτονίων. Παρότι η επιστημονική βάση της ιδέας είναι σύνθετη, για τον τελικό χρήστη τα αποτελέσματα θα είναι εξαιρετικά απτά: ταχύτατη φόρτιση, υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα και σχεδόν μηδενική φθορά με την πάροδο του χρόνου.
Θεωρητικά, οι κβαντικές μπαταρίες μπορούν να φορτίζονται σχεδόν ακαριαία. Επιπλέον, όσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας, τόσο πιο γρήγορη μπορεί να είναι η φόρτιση της, κάτι που είναι αντίθετο με ό,τι ισχύει στις σημερινές τεχνολογίες. Το φαινόμενο αυτό οφείλεται σε συλλογικά κβαντικά φαινόμενα, τα οποία ενεργοποιούνται όταν οι μονάδες της κβαντικής μπαταρίας αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Αντί για μία-μία μονάδα, η φόρτιση γίνεται με συνεργατικό τρόπο, οδηγώντας σε εκρηκτική απόδοση.
Ένα ακόμη εντυπωσιακό χαρακτηριστικό των κβαντικών μπαταριών, σύμφωνα πάντα με τις θεωρητικές προβλέψεις, είναι η σχεδόν μηδενική φθορά κατά τους κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης. Σε πρακτικό επίπεδο, αυτό σημαίνει ότι η διάρκεια ζωής τους μπορεί να φτάσει σε επίπεδα σχεδόν «αιωνιότητας» συγκριτικά με τις σημερινές τεχνολογίες. Αν υλοποιηθούν, οι εφαρμογές θα είναι τεράστιες: από κινητές συσκευές και αυτοκίνητα, μέχρι δορυφόρους και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας μεγάλης κλίμακας.
Μέχρι πρόσφατα, όλα αυτά παρέμεναν στο θεωρητικό πεδίο. Όμως η κατάσταση αρχίζει να αλλάζει. Ερευνητές από τα προαναφερθέντα πανεπιστήμια παρουσίασαν πρόσφατα δημοσίευση στην οποία περιγράφουν, με συγκεκριμένες τεχνικές προδιαγραφές, πώς θα μπορούσε να κατασκευαστεί μια τέτοια μπαταρία. Η πρότασή τους βασίζεται στη χρήση υπεραγώγιμων κυκλωμάτων, τα οποία κατασκευάζονται από υλικά που παρουσιάζουν μηδενική αντίσταση σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.
Αν και η κατασκευή ενός λειτουργικού πρωτοτύπου παραμένει ακόμη σε επίπεδο σχεδιασμού, η κατεύθυνση είναι πλέον ξεκάθαρη. Το επόμενο βήμα είναι το πειραματικό σκέλος – και εκεί θα κριθεί η βιωσιμότητα της τεχνολογίας. Ωστόσο, η απλή παρουσία μιας ρεαλιστικής πρότασης παραγωγής φέρνει αισιοδοξία στην επιστημονική κοινότητα και θέτει τις βάσεις για τις επόμενες γενιές ενεργειακών συστημάτων.
[via]
