Исследователями из Университета Иллинойса (University of Illinois)
предложена концепция так называемых цифровых квантовых батарей, которые
должны обладать во много раз большей ёмкостью, чем сегодняшние
аккумуляторы. Идея предполагает использование миллиардов конденсаторов
наномасштабных размеров и основана на квантовых эффектах, проявляющихся
на уровне атомов. Обычные простейшие конденсаторы состоят из пары
проводящих пластин, или электродов, разделённых изолирующим слоем
материала или воздуха. Прикладывая к ним напряжение, можно создать
электрическое поле и позволить заряду накопиться на обкладке.
Учёные предлагают создать наномассивы конденсаторов, расстояние
между электродами которых должно составлять около 10 нм (или 100
атомов). При этом действующие в таком масштабе квантовые эффекты будут
сдерживать увеличение концентрации свободных носителей заряда и
соответственно утечки. Согласно подсчётам Хаблера, итоговая удельная мощность может на
порядки превышать любую из применяемых ныне технологий, а количество
хранимой энергии – быть в 2-10 раз выше по сравнению с лучшими
литий-ионными аккумуляторами. Более того, для производства цифровых
квантовых батарей не понадобится модификация используемого в настоящее
время литографического процесса, а необходимые материалы – кремний,
железо и вольфрам – относительно дёшевы и нетоксичны. Лабораторный
прототип Хаблер надеется изготовить уже через год, и устройства либо
вовсе не будут терять энергию, либо потери окажутся совсем
незначительны при поглощении и высвобождении ими электронов.
Источник:
|
