我國學(xué)者設(shè)計(jì)出可高效遠(yuǎn)程充電的量子電池“藍(lán)圖”

我國學(xué)者成功為抗老化的遠(yuǎn)距離充電量子電池設(shè)計(jì)出了“藍(lán)圖”，其尺寸更小、充電功率更強(qiáng)、充電容量更高。

該研究由湖北大學(xué)、中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院、蘭州大學(xué)等單位的研究者共同合作完成，研究成果近日發(fā)表于國際物理學(xué)知名期刊《物理評論快報(bào)》。

這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人、蘭州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授安鈞鴻介紹，近年來，日益增長的能源需求激發(fā)了學(xué)術(shù)界對變革性儲供能裝置的研究興趣。量子電池概念由波蘭和比利時(shí)等國家的物理學(xué)家提出，隨后各國科學(xué)家競相角逐這一領(lǐng)域。科學(xué)家們希望通過利用微觀物質(zhì)的量子特性與全新的自下而上的原子級制造工藝，研發(fā)出尺寸更小、充電功率更強(qiáng)、充電容量更高的儲供能裝置——量子電池。

安鈞鴻告訴記者，和依賴鋰等材料儲存電荷的傳統(tǒng)化學(xué)電池不同，量子電池利用微觀系統(tǒng)的量子能級存儲能量，既不會閃爆，也不會污染環(huán)境。“審慎樂觀地預(yù)測，未來一旦研發(fā)出量子電池，光伏的光電轉(zhuǎn)換效率將得到顯著提高。”

盡管量子電池的研究取得了快速發(fā)展，但是它的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用仍然面臨挑戰(zhàn)。比如，受環(huán)境影響量子電池容易老化、能量耗散;隨著充電器與電池間距的增大，充電效率與功率均會變低。為了同時(shí)克服這兩大挑戰(zhàn)，該研究團(tuán)隊(duì)提出了一種新型的量子電池方案。在該方案中，兩個(gè)二能級原子分別作為充電器和量子電池，被放置在一個(gè)矩形金屬波導(dǎo)管中，這樣做可以實(shí)現(xiàn)量子電池非接觸式遠(yuǎn)距離充電，有效解決量子電池的能量耗散問題和距離限制問題，最終實(shí)現(xiàn)量子電池的持久高效性能。

安鈞鴻表示，這項(xiàng)研究工作對進(jìn)一步推動量子電池的物理實(shí)現(xiàn)具有重要的理論指導(dǎo)意義。