Исследователи нашли способ значительно продлить срок службы квантовых батарей
Аккумулятор Challenger A12-120
Исследователи из Королевского технологического института Мельбурна (RMIT University) и Австралийской организации научных и промышленных исследований Содружества (CSIRO) разработали способ, позволяющий увеличить срок службы квантовых батарей Дике в 1000 раз, сохранив при этом их способность к быстрой зарядке за счёт сверхизлучения.
Исследователи из Университета RMIT и CSIRO разработали метод, позволяющий увеличить срок службы квантовых батарей (КБ) в 1000 раз.
В ходе исследования предпринимается попытка решить проблему сверхизлучения, которое приводит к быстрому саморазряду в квантовых точках Дике из-за быстрых потерь при излучении, несмотря на способность технологии к сверхпоглощению для очень быстрой зарядки.
Ученые применили новый метод для увеличения срока службы накопителей энергии, включив в конструкцию батареи молекулярные триплетные состояния, которые являются «темными» и не излучают свет, что обеспечивает более длительный срок службы по сравнению с «яркими» синглетными состояниями, ответственными за суперабсорбцию.
Они протестировали многослойные микрополости, состоящие из донорного слоя (родамин 6G), который поглощает энергию света, и акцепторного (накопительного) слоя (PdTPP*), который позволяет поглощённой энергии передаваться в тёмные молекулярные триплетные состояния.
В статье описываются два механизма передачи энергии таким образом, но эксперименты были сосредоточены на оптической передаче энергии при поляритонно-триплетном резонансе. По словам учёных, несмотря на то, что их демонстрация является оптической, существует потенциал для разработки квантовых битов, которые позволяют извлекать энергию в виде электрического тока.
Соавтор исследования и аспирант Мельбурнского королевского технологического университета Дэниел Тиббен сказал, что учёные всё ближе к созданию работающей квантовой батареи.
«Несмотря на то, что мы усовершенствовали лишь небольшую часть устройства, оно уже гораздо лучше сохраняет энергию, чем его предшественник», — сказал он.
В статье, опубликованной в PRX Energy, «Увеличение времени саморазряда квантовых батарей Дике с помощью молекулярных триплетов», рассказывается о создании пяти устройств. Лучшее из них позволило более эффективно накапливать энергию — в 1000 раз дольше, чем в предыдущих демонстрациях, — и увеличить время накопления энергии с наносекунд до микросекунд.
Профессор Даниэль Гомес, соавтор исследования и специалист по физической химии в Мельбурнском королевском технологическом университете, сказал, что их работа знаменует собой значительный прогресс в области квантовых батарей и открывает путь к усовершенствованию их конструкции.
«Хотя до создания работающей квантовой батареи может пройти ещё какое-то время, это экспериментальное исследование позволило нам разработать следующую версию устройств, — сказал Гомес. — Мы надеемся, что однажды квантовые батареи можно будет использовать для повышения эффективности солнечных батарей и питания небольших электронных устройств».
CSIRO Научный руководитель доктор Джеймс Куах, который руководил предыдущими экспериментами, сказал, что Австралия является лидером в области экспериментальных исследований квантовых батарей и что эта работа является значительным достижением.
Гомес и его команда из RMIT привлекли отраслевых партнёров к совместной разработке следующей версии прототипов.
Финансирование было предоставлено Австралийским исследовательским советом, Европейским союзом и старшим научным сотрудником Университета RMIT.