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最快幾秒就充滿電動車,速度提升200倍!「量子電池」要來了?

發布日期:13121425071      作者:財聯社      瀏覽:次

無論是光伏還是核聚變,人類文明遲早都必須轉向可再生能源。考慮到人類日益增長的能源需求和化石燃料的有限性,這是不可避免的。因此,科學家⌘為開發替代能源進行了大量的研究,其中大多數利用電力作為主要的能源載體。

隨著可再生能源的廣泛研發,社會發生了逐漸的變化,世界採用了以可再生能源為基礎的新產品和設備。最顯著的變化就是電動汽車的迅速普及,現在每年都有數百萬輛電動汽車售出。電動汽⌘車市場是增長最快的行業之一,這也幫助埃隆·馬斯克(Elon Musk)成為世界上最富有的人。

與從碳氫化合物燃料燃燒中獲取能量的傳統汽車不同,電動汽車依靠電池作為其能量的存儲介質。在很長⌘一段時間裡,電池的能量密度遠低於碳氫化合物,這導致早期電動汽車行駛裡程很低。但隨著電池技術的逐步改進,這一障礙已被突破。

然而,另一方面,今天電動汽車的消費者又面臨著另一個困難——電池充電速度慢。目前,汽車需要大約10個小時才能完全充電,即使是充電站的超級充電器也需要長達20-40分鐘才能為車輛完全充電。這給客戶帶來了額外的成本和不便。

為了解決這個問題,科學家們在量子物理學的神秘領域中尋找答案。他們的研究發現,量子技術可能會帶來以更快速度給電池充電的新機制。這種「量子電池」的概念在2012年由Alicki和Fannes發表的一篇開創性論文中首次提出。理論上,量子資源,如糾纏,可以通過集體的方式同時給電池內的所有電池充電,從而大大加快電池的充電過程。

根據之前的研究,量子技術可以加快電池充電的速度,而且其充電優勢可能是由2方面因素帶來的:「全局操作」(電池可⌘以與其他電池發生電連接)和「全耦合」(每個電池只能與另一個電池發生電連接,而不能同時與2個或多個)。但此前科學家還不清楚這2個因素⌘是否都是必要的。

 

最近,來自基礎科學研究所(IBS)複雜系統理論物理中心的科學家們進一步探討了這些問題。一項發表於《物理評論快報》的研究指出,在量子電池中,「全耦合」是不相關因素,而「全局操作」是其唯一的充電優勢來源。IBS是韓國⌘政府出資開展基礎科學研究和相關純基礎研究的研究機構。

研究人員發現採取「全局操作」的量子充電方案後,充電速度與電池數量之間呈二次函數關係,而不再是傳統充電方式下的線性關係。因此,對於一款內置約200組電池的經典電動汽車,新的量子充電方式有望使充電速度提高約200倍,充電效率可從10小時縮短至3分鐘左右。在高速充電站,充電時間將從30分鐘縮短到短短幾秒。

研究人員表示,研究結果可能是深遠的,量子充⌘電的影響可能遠遠超出電動汽車和消費電子產品。例如,它可能在未來的聚變發電廠找到關鍵用途,這些發電廠需要在瞬間充電和排放大量的能量。

當然,量子技術仍處於起步階段,要實現這些方法的實際應用還有很長的路要走。然而,諸如此⌘類的研究發現創造了一個有前途的方向,並可以激勵資助機構和企業進一步投資於這些技術。科學家們相信,如果量子電池得以應用,它將徹⌘底改變我們使用能源的方式,使我們離可持續發展的未來更近一步。

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