Ученый-физик Альберт Хублер (Alfred Hubler) из университета шт. Иллинойс рассказал о новом концепте высокоемких цифровых квантовых батареек. Эти батарейки будут включать миллиарды миниатюрных конденсаторов, отличающихся наноразмерами, а сама новая технология базируется на квантовом эффекте.
В традиционных конденсаторах используются проводящие пластины (электроды), между которыми располагается изолирующий слой. При возникновении электрического напряжения создается электрическое поле в изолирующем слое, и происходит накопление электроэнергии. Но, вместе с тем, если заряд слишком большой, это приведет к искрению и ненужному расходу электроэнергии.
В наноконденсаторах электроды располагаются на расстоянии всего около 10 нм друг от друга, такое малое расстояние предотвращает искрение. Несколько лет исследований показали, что конденсаторы наноразмеров генерируют необычайно сильное электрическое поле, из чего можно сделать вывод, что миниатюрные размеры конденсаторов предотвращают расход накопленной электроэнергии. В то же время сильное электрическое поле дает высокую плотность энергии, а значит, в плане хранения энергии квантовые батарейки обещают превзойти все существующие на сегодня топливные элементы, считает Хублер.
Ученый также отмечает, что скорость накопления и отдачи электроэнергии у квантовых батареек будет на порядок выше, чем у литий-ионных и прочих батарей, в то же время плотность энергии у них будет в 2-10 раз больше, чем у обычных батарей.
Производство цифровых квантовых батареек должно быть дешевым, при их изготовлении можно применять существующие литографические технологии (печать на кремниевых подложках) и такие дешевые материалы, как железо и вольфрам, утверждает Хублер. Первый прототип квантовой батареи можно будет создать в течение одного года. Исследователь намерен приступить к разработке прототипа, если агентство Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), в которое он обратился по поводу своего концепта, согласится выделить на это деньги. Кроме того, квантовые батареи можно будет использовать и в качестве устройств для хранения данных.
Профессор Массачусетского технологического института Джоэл Шиндалл (Joel Schindall) в целом одобрил концепт квантовых батареек, но отметил, что материалы, изготовленные по нанотехнологиям, могут не обладать достаточной прочностью, необходимой для хранения электроэнергии.
