Альтернативная энергетика и энергосбережение
1,486,395 7,532
 

  Zkvxz ( Слушатель )
28 янв 2022 13:49:52

Физики подтвердили возможность создания квантовых аккумуляторных батарей

новая дискуссия Новость  1.268

Так называемые квантовые аккумуляторные батареи имеют огромный потенциал и способны произвести революцию в области технологий аккумулирования энергии. Как и все квантовые вещи, квантовые батареи обладают одним парадоксальным свойством, чем больше сама батарея и ее емкость, тем быстрее она будет заряжаться. И недавно группа ученых-физиков продемонстрировала в ходе эксперимента реализацию принципа квантово-механической суперадсорбции, принципа, который в будущем может стать основой работы квантовых батарей.

Странный мир квантовой механики буквально наполнен явлениями, которые с обычной точки зрения кажутся полностью невозможными. Даже достаточно большие молекулы могут "переплестись" так, что они начинают демонстрировать коллективное поведение, становясь, по сути, квантовым объектом более крупного масштаба. Такое коллективное поведение затрагивает собой свойство суперадсорбции (суперпоглощения), которое повышает способности молекулы к поглощению фотонов света и накоплению энергии.
"Cуперадсорбция является коллективным квантовым эффектом, в котором непосредственно задействованы переходы между энергетическими состояниями молекул" - рассказывает Джэймс Куач (James Quach), исследователь из университета Аделаиды, - "В этом деле принимает непосредственное участие так называемая конструктивная интерференция, которой подвержены волны всех длин (свет, радиоволны, звук и даже механические колебания). Такая интерференция происходит, когда волны с различными длинами складываются и оказывают большее влияние на окружающую среду, чем волны только с одной длиной волны. На квантовом уровне это позволяет объединению молекул поглощать свет более эффективно, чем в случае, если бы каждая из молекул работала индивидуально".
Квантовое коллективное поведение молекул, составляющих рабочее тело аккумуляторной батареи, приводит к появлению озвученного в начале статьи парадокса - чем большее количество молекул входит в состав батареи, тем больше ее емкость и тем быстрее она может быть заряжена. По крайней мере, так все должно работать согласно теории.
Однако, эффект суперадсорбции до последнего времени был продемонстрирован только в масштабах, которые совершенно не подходят для практической реализации квантовых батарей. И лишь недавно ученым удалось сдвинуть все это с места при помощи нового экспериментального устройства. В основу этого устройства лег активный слой из молекул вещества-красителя Lumogen-F Orange, которые достаточно легко адсорбируют фотоны света. Этот слой был расположен в оптической микрополости между двумя зеркалами.
Зеркала, окружающие оптическую полость, являются не совсем простыми, они состоят из чередующихся слоев диэлектрических материалов, диоксида кремния и пятиокиси ниобия. Такие зеркала называют распределенными отражателями Брэгга (distributed Bragg reflector) и они отражают намного больше фотонов света, чем обычные стеклянные зеркала с металлическим покрытием.
Затем, при помощи технологии сверхскоростной переходной абсорбционной спектроскопии, исследователи провели измерения параметров, имеющих отношение к процессу аккумулирования и хранения энергии молекулами вещества Lumogen-F Orange. Но самым интересным оказался момент, когда исследователи увеличили размер оптической полсти и количество заключенных в ней молекул поглотителя. Время полной "зарядки" этого накопителя оптической энергией уменьшилось, демонстрируя непосредственную работу эффекта суперадсорбции.

И в заключение следует заметить, что данные исследования, касающихся квантовых аккумуляторных батарей, находятся на самой ранней стадии. Тем не менее, этими исследованиями сейчас закладывается основа для создания практических технологий, которые в будущем смогут обеспечить чрезвычайно быструю зарядку электрических транспортных средств, обеспечить высокоэффективное промежуточное хранение энергии из возобновляемых источников и т.п.
Источник.
Первоисточник (англ.)
Отредактировано: Zkvxz - 28 янв 2022 14:07:36
  • +0.11 / 7
  • АУ
ОТВЕТЫ (24)
 
 
  Superwad ( Слушатель )
28 янв 2022 14:45:53

Тут такой момент - заряжаем чем - квантами какого спектра?
Второй момент - как кванты исходящие из аккумулятора перевести в электричество с большим выходом по КПД?
Это можно пилить ещё сотню лет тему - хорошая дойная корова Выпивающий
  • -0.01 / 3
  • АУ
 
 
  Вадим 03 ( Слушатель )
28 янв 2022 17:52:32

Тоесть ты уже всю тему полностью исследовал, все знаешь. А эта шпана идет по твоим широким стопам?
так можно любую тему назвать распилом и ничего не делать. Зато на форуме можно сумничать со значением Рыгающий
  • +0.02 / 4
  • АУ
 
 
 
  ДядяВася ( Слушатель )
28 янв 2022 17:58:38


Вы не ругайтесь, а объясните нам убогим, как, что и почём. 

То что электричество берут из розеток, объяснять не нужно. Это все знают.
  • +0.09 / 7
  • АУ
 
 
 
 
  Вадим 03 ( Слушатель )
28 янв 2022 19:28:46

А тут нечего объяснять. Хотя убогие конечно могут не понять. Когда под новостью от ученых, тело пишет свысока
(типа это давно уже общеизвестно, ага квантовые технологии, ну конечно! мы с пацанами такое еще в детстве в гараже у дедушки рубанком пилили)
что можно тему пилить сотню лет, это просто плевок.
Плевок в наших ученых. Имеющий целью поставить под сомнение ценность как этих исследований, так и в целом всей нашей науки у обывателя (т.е. у меня).
Че сказать. Это враг. И не надо тут про розетки. Такие высеры надо купировать на ранней стадии.
  • -0.10 / 7
  • АУ
 
 
 
 
 
  ДядяВася ( Слушатель )
28 янв 2022 21:23:30


Понятно, т.е. объяснить на словах, как это изобретение можно (хоть в будущем) приспособить для хранения энергии (какой) и как её извлекать из суперприблуды 
не можете.

Само название статьи, откуда пошли производные ссылки Ссылка - "Superabsorption in an organic microcavity: Toward a quantum battery", как бы только намекает что открытый эффект это направление, которое можно приспособить к идеи квантовой батареи. Понятно, что порядок величины "запасённой" энергии не указывается, но что самое главное речь может идти о "времени хранения" энергии порядка нано- секунд, насчёт микро- большие сомнения, хотя сама работа, несомненно имеет большое теоретическое значение.

Может быть я неправ (категорически не прав), давайте громите меня, с удовольствием приму критику и покаюсь.


Про наших учёных и нашу науку поаккуратней, всё таки исследование проводилось в Аделаидском университете (Австралия), да и российских имён-фамилий среди авторов не замечено.
  • +0.29 / 15
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  ленивый черепах ( Слушатель )
29 янв 2022 01:27:51


=
Если пройти по ссылкам, то наоборот, говорят о бесконечном времени удержания хранимой энергии.

https://dailytechinf…aryad.html
"В своей работе ученые рассмотрели модель квантовой сети, имеющей симметричную структуру, которая выступает платформой для сохранения энергии экситонов, квазичастиц, возникающих при поглощении электроном достаточно высокоэнергетического фотона света. Используя эту модель, ученые показали возможность хранения этой энергии без потерь, невзирая на то, что хранилище является полностью открытым для окружающей среды.

"Ключевым моментом во всем этом является то, что мы называем термином "темное состояние"" - объясняет Габриэль Хана, - "Находясь в этом состоянии, квантовая система не может обмениваться энергией с окружающей средой, она становится полностью неуязвимой для любого внешнего влияния. Это означает, что квантовая батарея не имеет потерь и весьма надежна, т.е. способна хранить энергию сколь угодно долго"."
  • -0.04 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Пенсионэр ( Слушатель )
29 янв 2022 20:50:10

Что-то в голове у меня этот тезис не укладыватся. Вы сами то понимаете, как такое может быть?)
  • +0.01 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  ленивый черепах ( Слушатель )
29 янв 2022 22:07:52

Квантовые эффекты. Как говорится в том анекдоте, "это нельзя понять, это надо запомнить"  ))
  • -0.03 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
01 фев 2022 01:41:53

 в принципе это наверное возможно вообразить в теории как может выглядеть этот нанодевайс ... трех уровневая система как в лазере. промежуточный уровень метастабильный (есть какой либо запрет перехода на основной уровень пир нормальных условиях. зарядка идет  через вобуждение самого верхнего уровня, последующей люминисценции и падения на промежуточный метастабильный.... А вот обратный переход видится какой-то безилучательный переход электрона в возбуженное состояние  в сопряженнной системе. Подключение сопряженной системы в виде какого нибудь туннельного перехода управляемого потенциалом.. подобные процессы происходят в живом мире при фотосинтезе в зеленом листе... техуровневые системы сзапрщенным переходом  тоже бывают (особливо если связаны с перестройкой стереометрическоой  структуры органической молекулы)
  • +0.03 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ДядяВася ( Слушатель )
01 фев 2022 13:53:35


На практике используют явление Термолюминесценция :

ЦитатаТермолюминесценция — это явление испускания кристаллическими и аморфными веществами света в ближней ультрафиолетовой и видимой части спектра при нагревании до температур 400—450 °С. Эти вещества можно рассматривать как полупроводники, в которых валентные (внешняя оболочка) электроны некоторых атомов, расположенных близко к дефектам, находятся в метастабильном состоянии с энергией, большей нормального значения (возбужденное состояние). При нагревании этот избыток энергии высвобождается частично в процессе испускания фотонов, частично путем нерадиационных переходов. В большинстве случаев эмиссия фотонов меньше имеющейся запасенной (или поглощенной) энергии.......
  • +0.15 / 7
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
01 фев 2022 19:52:48

400-450 маловато будет - это разность уровней 50-100 мэВ - тепловой флуктуацией может и выбить с промежуточного уровня на основной уровень электрон в аккумулятоной подсистемы... надо раза хотя бы 150-200 мэВ сбросить это излучение 6 микрон, кстати в этом диапазоне легко сбрасывать - это зона поглощения парниковых газов
  • +0.03 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  Edvid ( Слушатель )
01 фев 2022 03:25:32

///////////////////////////////
Более доступны магнитные двигатели.  Как только появятся кисловатной мощности, то начнётся их массовое использование...
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  ленивый черепах ( Слушатель )
29 янв 2022 01:41:16

там же, написано следующее:
"Используя те же самые модели, ученые нашли способ извлечения хранимой в квантовой батарее энергии в случае такой необходимости, этот способ заключается в контролируемом нарушении симметрии квантовой сети, что позволяет высвободить ровно столько энергии, сколько требуется в данный момент времени. А дальнейшие усилия канадских ученых будут направлены на поиски работоспособных методов заряда и разрядки квантовых батарей, увеличения их емкости до значений, когда уже можно будет задумываться об их практическом применении."
конечно, все еще очень и только теоретически.
  • -0.04 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
29 янв 2022 03:22:24

модели это очень хорошо  - ябы скзвлзамечательно... а шо там по поводу грешной емли - за два года с моделей сдвинулись...
  • +0.06 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
29 янв 2022 03:03:26

Ну дык разные вить бывают батареи... тут батареи для наномашин - устаивают вель гонки нананомашинах...как экстролировать вверх  к тесле загадка
  • +0.04 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  Вадим 03 ( Слушатель )
29 янв 2022 05:08:53

Принято. Покаюсь сам.
Перед этим читал про наших. Смешалось в кучу. Мои извинения.
Но автору надо быть поаккуратней с позицией обсуждения свысока, именно это и возмущает, когда читаешь научные новости.
Сразу из каждой подворотни находятся гении, которые все знают и только ученые ничего.
  • +0.02 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Superwad ( Слушатель )
29 янв 2022 11:25:24

Я к гениям себя не причисляю. Но, вопросы из прочтённого у меня сразу возникли. И что, вопросы какие-то подзаборные?
Какой спектр они исследовали? Второй вопрос - как испускаемый спектр максимально с высоким КПД преобразовать в необходимый вид энергии (я указа частный вариант - в электричество). Если на сегодня промышленный КПД составляет 20-22 %. У меня и закрались сомнения что в ближайшее время это осуществимо в переводе на промышленный уровень.
С другой стороны - что вы слышали про чёрный кремний (КПД 90 %) и его повсеместное внедрение, хотя открытию и технологии уже времени прошло много? Я знаю только одно применение - выпускают матрицы в США для ПНВ. И.... всё.
А тут пишут про будущее применение в аккумуляции энергии в невиданных ныне объёмах. Но при этом честно указывают - нужны деньги и очень много времени. Что получится на выходе - ещё не известно и с каким эффектом. Но, те кто это начал исследовать - вполне себе могут обеспечить финансирование на десятилетия вперёд. Ну что могу сказать. Получится - что-то на выходе будет полезное, не получится - то же результат [пожал плечами] Незнающий
  • +0.07 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
29 янв 2022 18:53:08

Я слышал - в отличии от массового "синего" он поглощает практически все падающее на него излучение (те самые 90%), а кпд фотопреобразования у него такой же как у монокристаллического "синего".
  • +0.03 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Superwad ( Слушатель )
31 янв 2022 15:03:53

Тут я не могу ничего уверенно сказать. Ибо, то что я читал сам, говорилось именно о преобразовании в 90 %. Т.е. этот чёрный кремний очень чувствителен к малым количествам света, поэтому его и используют в ПНВ. А получился такой кремний случайно, в результате хулиганской выходки учёных - решили пошалить - дошалились.... Только для его производства нужен очень сложный и дорогой фемтнонаносекундный лазер.
  • +0.03 / 1
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
01 фев 2022 20:05:59

ну наверное 90% КПД - жто в ие моменты когда косинус достигнет 4... В остальные моменты КПД полупроводника однослойной панели ограничивается пределом Шоккли https://en.wikipedia…sser_limit ... Ронятно дело что предел Шокли не заклинание и  недогма а руководство к действию можно за счет допирования и/или дополнительных слоев создать млои с более широкой запрещенной зоной ... н пока дешевых, доступных, устойчивых  материлов не видится что-то
  • +0.06 / 2
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Superwad ( Слушатель )
02 фев 2022 16:38:53

Да, виноват - поглощение 90 % и более в видимом и инфракрасном спектре. Вопрос только сколько на выходе КПД такого процесса.
Про 90 % - тут почитал - поглощение матрицой в видимом спектру с отражением в 2 %, у обычных светоотражающих покрытий - не менее 10 %.
ЦитатаМетод Мазура
В 1999 году группа Гарвардского университета под руководством Эрика Мазура разработала процесс, в котором черный кремний был получен путем облучения кремния фемтосекундными лазерными импульсами.[22] После облучения в присутствии газа, содержащего гексафторид серы и другие легирующие вещества, поверхность кремния образует самоорганизующуюся микроскопическую структуру конусов микрометрового размера. Полученный материал обладает многими замечательными свойствами, такими как поглощение, распространяющееся в инфракрасном диапазоне, ниже запрещенной зоны кремния, включая длины волн, для которых обычный кремний прозрачен. атомы серы вытесняются на поверхность кремния, создавая структуру с меньшей шириной запрещенной зоны и, следовательно, способностью поглощать более длинные длины волн.

Черный кремний, изготовленный без специальной газовой среды - лаборатория LP3-CNRS
Аналогичная модификация поверхности может быть достигнута в вакууме с использованием того же типа лазера и условий лазерной обработки. В этом случае отдельные кремниевые конусы не имеют острых наконечников (см. Изображение). Отражательная способность такой микроструктурированной поверхности очень низкая, 3-14% в спектральном диапазоне 350-1150 нм.[23] Такому снижению отражательной способности способствует геометрия конуса, которая увеличивает внутренние отражения света между ними. Следовательно, увеличивается возможность поглощения света. Увеличение поглощения, достигнутое с помощью лазерной текстурирования fs, было выше, чем при использовании метода щелочного химического травления[24], который является стандартным промышленным подходом для текстурирования поверхности монокристаллических кремниевых пластин в производстве солнечных элементов. Такая модификация поверхности не зависит от локальной ориентации кристаллов. Равномерный текстурирующий эффект может быть достигнут по всей поверхности многокристаллической кремниевой пластины. Очень крутые углы снижают отражение почти до нуля, а также увеличивают вероятность рекомбинации, не позволяя использовать его в солнечных элементах.


https://en.wikipedia.org/wiki/Black_silicon

ЦитатаAurora Sport
$599

The perfect starter night vision device for enthusiasts.  


Aurora Black
$599

The go-to night vision device for law enforcement and public safety.  


Aurora
$799

The gold standard of digital night vision devices, with enhanced features.  


Aurora Pro
$999


Premium optics and advanced sensor technology for the professional.


https://www.sionyx.com/
Камеры на основе сверх чувствительных матриц - удовольствие дорогое, в массовое производство хотя бы дополнительной камерой ночной съёмки почему-то не идёт. Хотя идее и технологии - сто лет в обед.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
04 фев 2022 23:33:38

Там принципиальная жоппа в том, что нанопидарамиды с одной стороны увеличивают коэффициент преобразования, а с другой - увеличивают путь электрона к p-n переходу, т.е. увеличивают внутреннее сопротивление фотоэлемента. И если для использования в матрице начного видения ее внутреннее сопротивление роли не играет (а вот отраженный свет может легко обнаружить наблюдателя), поэтому вроде как разумно, то для "энергетического" фотопреобразования внутреннее сопротивление становится важнейшим фактором и смысл использовать исчезает.
 
Да, авроры имеют один и тот же сенсор, скорее всего примитивный ПЗС. Никто не будет заморачиваться изготовлением пары тысяч уникалов с продажной ценой в несколько долларов за штуку. Ну не за свои же делать себе в убыток... Улыбающийся
  • +0.08 / 3
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  GrinF ( Слушатель )
29 янв 2022 16:08:46

камерад ... ты здксь человек новый и не знаком с тутошними порядком жизни... У енас тут каждый иесяц аккумулторная ливаруция происходит (с каждым вновь пришедшим нцбом илиновость на смньс), которая должна похоронить все прошый устарелые технологии и обеспчечить в будущем кисельные реки  с эльфами пукающими фмвоками... Народ тут в постонной ажиоатации , на нервах . - годами ждет прекрасное далеко.. да шо то как-то оно запаздывант... надеюсь с вашим появлением все пойдет быстро и гладко
  • +0.08 / 7
  • АУ
 
 
 
 
  Alex G U ( Слушатель )
20 фев 2022 19:26:37
Сообщение удалено
Alex G U
19 июн 2022 19:33:25
Отредактировано: Alex G U - 19 июн 2022 19:33:25

  • +0.00
 
<< ВЦИОМ
Хуцпа, или О чём мечтают в Граде-на-Холме >>