นักวิจัยออสเตรเลียสร้าง Quantum Battery ที่เก็บพลังงานได้นานขึ้น 1,000 เท่า

เทคโนโลยีควอนตัมไม่ได้จำกัดแค่คอมพิวเตอร์ควอนตัมหรือการสื่อสารควอนตัมอีกต่อไป ล่าสุดนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย RMIT และองค์กรวิจัยแห่งชาติออสเตรเลีย (CSIRO) ได้พัฒนา “Quantum Battery” ที่ทำลายสถิติโลกในด้านประสิทธิภาพการเก็บพลังงาน โดยสามารถเพิ่มอายุการเก็บพลังงานได้มากขึ้นถึง 1,000 เท่าเมื่อเทียบกับงานวิจัยก่อนหน้า

Quantum Battery คืออะไร?

Quantum Battery คือแบตเตอรีที่ใช้หลักฟิสิกส์ควอนตัมในการเก็บและปล่อยพลังงาน แทนที่จะใช้ปฏิกิริยาเคมีแบบแบตเตอรีทั่วไป มันอาศัย “ภาวะซ้อนทับเชิงควอนตัม” (quantum superposition) และการที่ “อนุภาคแสง (โฟตอน)” มีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอน เพื่อจัดการพลังงานในระดับอะตอม

พูดง่ายๆ คือ แบตเตอรีชนิดนี้ใช้กลไกทางควอนตัมในการควบคุมพลังงาน ซึ่งจุดแข็งของ Quantum Battery คือศักยภาพในการชาร์จพลังงานได้รวดเร็วมาก และในอนาคตอาจชาร์จได้จากแสงสว่างทั่วไปในห้อง

จากแนวคิด Quantum Battery สู่การพิสูจน์ทางกายภาพ

ทีมวิจัยสร้างต้นแบบ Quantum Battery จำนวน 5 ชิ้น โดยแต่ละชิ้นออกแบบให้พลังงานภายในอะตอมอยู่ในสภาวะพอดี หรือตรงกันระหว่าง 2 ระดับพลังงานหลัก ซึ่งเป็นจุดที่ช่วยให้ระบบควอนตัมมีความเสถียรและสามารถเก็บพลังงานได้นานขึ้น

ผลลัพธ์คือ แบตเตอรีเหล่านี้สามารถเก็บพลังงานได้นานถึงระดับไมโครวินาที (1 ในล้านวินาที) ซึ่งนานกว่างานวิจัยเดิมถึง 1,000 เท่า เพราะรุ่นก่อนหน้านั้นเก็บพลังงานได้แค่ในระดับนาโนวินาที (1 ในพันล้านวินาที)

Daniel Tibben นักวิจัยระดับปริญญาเอกจาก RMIT กล่าวว่า “แม้เราจะปรับปรุงเพียงองค์ประกอบเล็กๆ ของระบบทั้งหมด แต่อุปกรณ์ที่เราสร้างขึ้นก็สามารถเก็บพลังงานได้ดีขึ้นกว่ารุ่นก่อนหน้าอย่างชัดเจน”

เพราะหนึ่งในอุปสรรคของ Quantum Battery ที่ผ่านมา คือปัญหาการสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็วหลังจากชาร์จ ทีมงานสามารถแก้ปัญหานี้ได้ด้วยการออกแบบโครงสร้างพลังงานในอะตอมให้เหมาะสม ทำให้แบตเตอรีไม่รั่วไหลเร็วเหมือนที่ผ่านมา

Daniel Gómez นักฟิสิกส์เคมีและผู้ร่วมวิจัยจาก RMIT ระบุว่า “แม้ยังต้องใช้เวลาอีกพอสมควรกว่าจะได้ Quantum Battery ที่ใช้งานจริง แต่การทดลองครั้งนี้ช่วยให้เรารู้ว่าจะออกแบบเวอร์ชันถัดไปอย่างไร เพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น”

หาก Quantum Battery นำมาใช้ได้จริงได้สำเร็จ อาจนำไปใช้ในหลายด้าน เช่น เพิ่มประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์ หรือใช้จ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก ที่ต้องการการชาร์จเร็วและมีข้อจำกัดด้านพื้นที่

James Quach หัวหน้าทีม Quantum Batteries จาก CSIRO กล่าวปิดท้ายว่า “ออสเตรเลียกำลังก้าวขึ้นเป็นผู้นำในด้านการทดลอง Quantum Battery และงานวิจัยชิ้นนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในระดับโลก”

อ้างอิง: cosmosmagazine, rmit.edu