التوصل لطريقة تشحن البطاريات في لمح البصر

يمكن للبطاريات التي تعتمد على الطبيعة الموجية للجسيمات المشحونة أن تحدث ثورة في مجال تخزين الطاقة، ومن المحتمل أن تخزن المزيد من الطاقة بمعدل أسرع مما يمكن للخلايا الكهروكيميائية التقليدية أن تأمل في إدارته. يمكن لبروتوكول جديد طوره فريق من الفيزيائيين من جامعة تشينج كونج الوطنية أن يحول المبادئ الأساسية للبطارية الكمومية سريعة الشحن إلى نظام عملي، مما يوضح الطرق التي يمكن بها استخدام تراكب البطارية لتخزين الطاقة بسرعة وكفاءة.

من أساسيات فيزياء الكم المبدأ القائل بأن جميع أجزاء المادة لها هوية موجية تنتشر عبر المكان والزمان. على الرغم من أن هذه الموجات تتعارض مع تجربتنا للواقع بحسب التقرير، إلا أنها تمثل خصائص جسم ما سواء كان إلكترونًا، أو جزيئًا، أو قطة، أو كوكبًا كاملاً.

في السنوات الأخيرة، فكر الباحثون فيما إذا كان هناك شيء مشترك بين جسم واحد أو أكثر في حالة تراكب والضغط الفوضوي والارتداد للمواد الساخنة في المحرك، وبالتالي فإن الاستفادة من هذه الظاهرة الكمومية يمكن أن يوفر طرقًا جديدة لنقل الطاقة والاحتفاظ بها.

قام الباحثون بشكل تجريبي بتقييم طريقتين لاستخدام تراكب الجسيم لشحن بطارية كمومية افتراضية لتحديد ما إذا كانت حالتها الغامضة تنقل الطاقة بالفعل. وبدلاً من البطارية الفعلية، استخدم الفريق ببساطة أيونًا محصورًا في حالة تراكب تُعرف باسم الكيوبت، والذي يمكنه اكتساب الطاقة أثناء مروره عبر مساحة عاكسة تقيد أنواع الموجات التي تمر عبرها.

ومن خلال إرسال الأيون عبر جهاز يقسم موجته إلى شعاعين، قارن الفريق قدرة البطارية على تخزين الطاقة عندما تمر الموجات المنفصلة عبر نقاط دخول متعددة إلى تجويف واحد، ثم إلى تجاويف متعددة. لم يجدوا فقط أن تراكب الأيونات يمكن أن يسمح بالشحن الفعال، بل وجدوا أن نهج "العديد من المداخل، غرفة واحدة" قد أدى إلى تأثير تداخل يمكن أن يؤدي نظريًا إلى ما يسمونه "ظاهرة الشحن المثالي"، والتي تسمح بتحويل كامل من الطاقة المخزنة للعمل من البطارية الكمومية في أي لحظة في عملية الشحن.

كما أظهروا أيضًا أن العملية قابلة للتطوير، مع استمرار تأثير التداخل حتى عند إرسال أكثر من كيوبت واحد عبر التجويف. ومن خلال تنفيذ العملية على منصة IBM Quantum Platform والأجهزة الكمومية الخاصة بـ IonQ، أظهر الفريق إثباتًا لمفهوم البروتوكول الخاص بهم، موضحًا أن نظامًا مشابهًا يمكن أن يكون لديه القدرة على أن يكون وسيلة فعالة في استخدام الطاقة للشحن السريع واستخراج الطاقة من نظام الكم.

على الرغم من أن الكيوبت يمكنه محاكاة الفيزياء الأساسية، إلا أنه ستكون هناك حاجة إلى طرق جديدة لتحويل البروتوكول إلى شيء أكثر عملية وأشبه بالبطارية، مما يعني أن الأمر سيستغرق بعض الوقت قبل أن تتمكن من إعادة شحن دراجتك الكهربائية في غمضة عين.

ومع ذلك، تظهر التجربة أنه لا يوجد شيء في قوانين الفيزياء يقول أننا لا نستطيع استغلال المشهد الكمي لتخزين الطاقة طويلة العمر وسريعة الشحن. وبينما يفطم العالم نفسه عن الوقود الأحفوري ويبحث عن المزيد من الطرق لتخزين الطاقة الكهربائية المولدة من الموارد المتجددة، فإن البطاريات القوية القادرة على امتصاص كميات كبيرة من الطاقة والاحتفاظ بها بسرعة سوف تصبح ذات أهمية متزايدة.

جميع حقوق النشر محفوظة لدى مؤسسة المصري اليوم ويحظر نشر أو توزيع أو طبع أي مادة دون إذن مسبق من المؤسسة يستخدم هذا الموقع الإلكتروني روابط إعلانية حسب نية العميل في Google AdSense. تنشئ خدمة AdSense هذه الروابط تلقائيًا، ما يتيح لمنشئي المحتوى تحقيق المزيد من الأرباح.