Akkus der Zukunft: Quantenbatterien könnten innerhalb weniger Minuten aufgeladen werden
Quantenbatterien könnten die Zukunft der Akkutechnologie sein und sowohl die Elektromobilität und die Energiespeicherung revolutionieren. Insbesondere die schnelle Ladezeiten sind im Bereich der Elektromobilität besonders interessant.
Quantenphysik als Basis von Akkutechnologie
In der Wahrnehmung der Öffentlichkeit sind die Ladezeiten eine der großen Herausforderungen der Elektromobilität. Ein Team der Cheng-Kung-Nationaluniversität in Taiwan hat in einer Studie eine Batterie dargestellt, die herkömmliche elektrochemische Zellen weit in den Schatten stellen und so auch die Elektromobilität voranbringen könnte.
Die Forscher:innen bedienen sich für ihr Konzept der Grundlagen der Quantenphysik. Diese besagt, dass alle Teile der Materie eine wellenartige Identität haben, die sich durch Raum und Zeit ausbreitet. Jedes Objekt hat so ein Spektrum von Möglichkeiten, was als seine Superposition bezeichnet wird. Die Wellen überlagern sich zudem gegenseitig und können sich auf diese Art und Weise verstärken.
Ladung dank Superposition
Der Gedanke, das Quantenphänomen der Superposition zur Übertragung und Speicherung von Energie zu nutzen, scheint naheliegend. Mit einer Vielzahl von überlagernder Wellen ließe sich der Verstärkungseffekt in großen Akkus nutzen, um diese noch schneller aufzuladen.
Dem Team gelang nun der experimentelle Nachweis dieses Effekts. 2022 konnte ein Team aus Südkorea ein Proof-of-Concept erstellen. Die taiwanesischen Forscher:innen setzten nun noch einen drauf. Sie verwendeten für ihre Studie ein Ion als Qubit im Zustand der Superposition. Dieses schickten sie dann durch Hohlräume, die wie ein Ladegerät wirken sollten und die Aufgabe hatten, bestimmte Wellenlängen zu reflektieren und auf das Qubit zurückzuleiten, um es so weiter aufzuladen.
Quantenbatterien sind noch Jahrzehnte weit weg
Die Versuche fanden auf der IBM Quantum Platform statt. Die Forscher:innen fanden heraus, dass es besonders effektiv ist, das Qubit statt durch mehrere Hohlräume durch nur einen zu schicken. Im Rahmen dieser Versuche stieß das Team auf einen Effekt, den sie als das “perfekte Aufladephänomen” bezeichnen. Dabei wird die gesamte Energie vollständig umgewandelt und gespeichert.
Es handelt sich allerdings weiterhin nur um ein Konzept. Bis sich daraus real nutzbare Produkte ergeben, wird noch viel Forschungsarbeit nötig sein. Die Ergebnisse der Forscher:innen resultieren vorerst nur in der Erkenntnis, dass Quantentechnologie in Zukunft das blitzschnelle Aufladen von Akkus ermöglichen könnte. Von tatsächlich einsetzbaren Quantenbatterien sind wir wahrscheinlich noch Jahrzehnte entfernt. Für die tatsächliche Praktikabilität der Elektromobilität ist das indes nicht so bedeutend. Diversen Studien zufolge decken die derzeitigen Einsatzszenarien moderner Elektroautos das Fahrverhalten der meisten Menschen bereits heute hinreichen ab.
via Science Alert
