Nền văn minh hiện tại khó có thể sống đúng với định nghĩa của “nền văn minh” khi nó vẫn phụ thuộc vào việc đốt nhiên liệu. Cho dù bước tiếp theo là quang điện, nhiệt hạch hay bất kỳ cách sản xuất năng lượng sạch nào khác, xu hướng tất yếu vẫn là năng lượng tái tạo không làm tổn hại đến môi trường và khí hậu.
Đó là lý do tại sao nhiều trung tâm nghiên cứu đang điên cuồng tìm kiếm một nguồn năng lượng mới để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của nhân loại. Điện đang được tôn vinh là năng lượng của thời đại mới, và các nhà nghiên cứu không ngừng tìm kiếm sản phẩm điện hiệu quả nhất vì một tương lai xanh, sạch và đẹp.
Có lẽ sự thay đổi trực quan nhất đến từ ngành công nghiệp ô tô. Cách đây 10 năm, xe điện vẫn còn là một dân tộc thiểu số, nhưng ngày nay số lượng xe điện được sản xuất hàng năm đã lên tới hàng triệu chiếc. Thị trường ô tô điện có tốc độ tăng trưởng cao kỷ lục, đưa Elon Musk trở thành một trong những người giàu nhất thế giới, và đủ sức hấp dẫn để tỷ phú Phạm Nhật Vượng đầu tư vào tương lai của xe điện.
Mẫu SUV điện VF e35 của VinFast.
Không giống như những chiếc xe truyền thống sử dụng động cơ đốt trong với nhiên liệu lỏng, xe điện chạy bằng năng lượng điện tích trữ trong ắc quy. Năng lượng trên một đơn vị thể tích của pin không thể so sánh với năng lượng của nhiên liệu, đó là lý do tại sao xe điện không thể phổ biến với quãng đường đi được.
Nhưng khi công nghệ ắc quy ngày càng hiện đại, đến mức có thể chấp nhận được thì ô tô điện đang dần thay thế ô tô chạy bằng xăng và dầu. Nhờ nỗ lực hoàn thiện pin, nâng thành công dung lượng và độ an toàn của hệ thống lưu trữ năng lượng lớn, xe điện mới có thể phát triển bùng nổ như vậy.
Một vấn đề mới nảy sinh trong quá trình sử dụng: tốc độ sạc chậm gây ra một số nhược điểm, đồng thời khiến những người chưa thử xe điện e ngại trước những thay đổi. Hiện tại, một chiếc xe điện thông thường sẽ cần khoảng 10 giờ để sạc đầy. Ngay cả những trạm cung cấp dịch vụ sạc nhanh cũng yêu cầu phương tiện ở chế độ không tải từ 20-40 phút.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đang tìm kiếm câu trả lời trong một lĩnh vực vẫn còn nhiều bí ẩn: vật lý lượng tử. Cuộc tìm kiếm đã đưa nhóm chuyên gia đến với một nguyên tắc sạc mới có thể cải thiện tốc độ sạc của các loại pin hiện có.
Theo một báo cáo đề cập đến khái niệm “pin lượng tử” được công bố vào năm 2012, các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng tài nguyên lượng tử, chẳng hạn như khái niệm “rối lượng tử”, có thể đẩy nhanh quá trình này. bộ sạc pin khi nó có thể được sử dụng để sạc tất cả các khối lưu trữ năng lượng cùng một lúc.
Công nghệ hứa hẹn thu hút nhiều ánh nhìn từ ngành năng lượng. Có thể sạc nhiều cell pin cùng lúc sẽ giúp cải thiện đáng kể tốc độ sạc. Công nghệ này khó áp dụng cho các loại pin cổ điển, với điện năng được sạc riêng lẻ cho từng khối lưu trữ năng lượng. Tồn tại một tỷ lệ được gọi là “lợi thế sạc lượng tử” để mô tả sự khác biệt về tốc độ sạc giữa hai phương pháp, đó là sạc tất cả các ô cùng một lúc và sạc song song từng khối năng lượng.
Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra hai yếu tố có thể tạo ra lợi thế sạc lượng tử. Một là “hoạt động toàn cầu”, khi các tế bào năng lượng có thể giao tiếp với nhau cùng một lúc; thứ hai là để các tế bào tương tác theo cặp.
Trước khi báo cáo nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Physical Review Letters, các nhà khoa học vẫn chưa xác định chính xác những yếu tố nào cần thiết cho công nghệ sạc lượng tử mới, cũng như chưa xác định được giới hạn trên của tốc độ sạc.
Kết quả nghiên cứu mới khẳng định rằng pin lượng tử không cần các tế bào ghép nối, nhưng sẽ được hưởng lợi từ việc các khối năng lượng có thể giao tiếp với nhau cùng một lúc. Nhóm nghiên cứu đồng thời cho thấy công nghệ mới có thể sạc nhanh như thế nào.
Viện Khoa học Cơ bản minh họa xe điện sử dụng pin thông thường so với xe điện chạy pin sử dụng cơ chế sạc lượng tử. Việc tăng tốc độ sạc lên 200 lần sẽ giảm đáng kể thời gian chờ đợi tại trạm sạc.
Giả sử rằng một chiếc xe điện điển hình sử dụng pin chứa khoảng 200 tế bào năng lượng. Việc áp dụng công nghệ sạc lượng tử mới sẽ giúp pin sạc nhanh hơn tới 200 lần, đồng nghĩa với việc thời gian sạc 10 tiếng sẽ được rút ngắn xuống còn 3 phút. Tại các trạm sạc nhanh, thời gian sẽ được cắt giảm từ 30 phút xuống còn vài giây.
Các nhà khoa học cũng tin rằng kết quả của cuộc nghiên cứu cũng sẽ tìm thấy những ứng dụng ngoài pin trong lĩnh vực điện tử. Nó có thể tìm đường vào một hệ thống sản xuất năng lượng nhiệt hạch, đòi hỏi khả năng sạc / xả một lượng năng lượng khổng lồ trong thời gian ngắn.
Hầu hết các nghiên cứu về cơ học lượng tử vẫn còn sơ khai, ứng dụng của nó vẫn còn trong tương lai xa. Tuy nhiên, việc tìm ra hướng ứng dụng từ sớm sẽ giúp các doanh nghiệp, tổ chức tìm được khoản đầu tư phù hợp và nhanh chóng dẫn dắt nền văn minh đi đúng hướng. Tất cả các khoản đầu tư vào năng lượng sạch sẽ được đền đáp trong tương lai, ngay cả khi nó chỉ là pin được lắp vào xe điện.
Theo SciTechDaily
Tổng hợp: Công Nghệ Chính Nhân
