Grupos de investigadores en múltiples laboratorios están desarrollando baterías cuánticas para conseguir cargas a mayor velocidad y con más durabilidad. Avances que permitirían una mayor duración y efectividad a los equipos digitales de uso diario y evitar las urgencias de buscar enchufes para cargar los móviles, computadoras o autos eléctricos. En esta línea, científicos chinos han desarrollado una batería cuántica que permite la carga inalámbrica y son inmunes al desgaste del tiempo.
El equipo de investigación liderado por el profesor Jun-Hong An, de la Universidad de Lanzhou, en China, vislumbra un futuro en el cual las baterías puedan ser cargadas a distancia y mantengan una eficiencia perpetua.
Las pilas electroquímicas que llevan los dispositivos electrónicos que acumulamos a nuestro alrededor funcionan almacenando iones y electrones. Sus limitaciones y sus usos cada vez más extendidos puede desembocar en una crisis energética y de transporte sin precedentes. De ahí que los investigadores y las compañías desarrollen nuevas tecnologías que las hagan más potentes y resistentes.
Una de estas tecnologías, que todavía no ha salido de los laboratorios, es el almacenamiento de energía mediante fotones, lo que se conoce como baterías cuánticas. Aunque este concepto fue teorizado por Robert Alicki, investigador de la Universidad de Gdask, en Polonia, y Mark Fannes, de la KU Leuven, en Bélgica en 2012, todavía hay desafíos en su aplicación práctica, señala el estudio publicado en New Scientist.
El innovador sistema de almacenamiento de energía promete tiempos de carga extremadamente rápidos, pero su sensibilidad a las perturbaciones ambientales ha sido una barrera importante para su desarrollo
Desarrollan batería cuántica inalámbrica
La degradación y pérdida de eficiencia en las baterías cuánticas teóricas se atribuye a la “decoherencia” inducida por su entorno. Un término aceptado y utilizado en mecánica cuántica para explicar cómo un estado cuántico entrelazado puede dar lugar a un estado físico clásico. A medida que la conexión entre la batería y el cargador se debilita y la distancia entre ambos aumenta, el proceso de carga se vuelve ineficiente. Pero, EcoInventos recoge que el equipo de Jun-Hong propone una solución intrigante: la carga sin contacto mediante un guía de ondas.
Los científicos creen que pueden superar los obstáculos al evitar el contacto físico entre la batería y el cargador. La estrategia involucra situar la batería y el cargador en zonas separadas de un guía de ondas, un tubo metálico delgado, rectangular y hueco, lleno de un campo electromagnético. La batería y el cargador interactúan a través del campo electromagnético permitiendo una carga eficiente sin contacto directo.
A pesar de que los efectos cuánticos son delicados y muchos científicos dudan que la carga sin contacto sea viable, los resultados de experimentales del equipo sugieren lo contrario. Los cálculos indican que la carga y resistencia contra el envejecimiento son optimizadas cuando la batería y el cargador comparten un campo electromagnético. Exponiéndose a las mismas perturbaciones y mejorando la eficiencia del proceso de carga.
Este avance podría ser probado en laboratorio usando guías de ondas, utilizadas en otras investigaciones. Sin embargo, adaptar la teoría a baterías cuánticas más avanzadas y sofisticadas representa un reto mayor. Jun-Hong y su equipo proponen utilizar diamantes diminutos y defectuosos para construir una batería cuántica inalámbrica experimental y su dispositivo de carga. Llevando la teoría a la práctica y abriendo una nueva era en la tecnología de almacenamiento de energía.
El gran reto: trasladar la teoría a la práctica
El salto conceptual en la carga de baterías cuánticas no solo optimiza la tecnología existente, sino que también sienta las bases para un futuro en el cual la carga inalámbrica y la perpetuidad de la eficiencia energética podrían ser una realidad cotidiana en dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos.
El reto ahora es trasladar la teoría a la práctica. Superando obstáculos y adaptándola a las baterías cuánticas avanzadas. Los investigadores sostienen que lo bueno de esta idea es que utiliza la decoherencia de forma positiva, lo que hace que la batería no sufra desgaste con el tiempo. Y como el cargador no necesita estar conectado directamente a la batería, funciona como un cargador inalámbrico de largo alcance.
Todavía queda mucho para que este avance traspase las puertas del laboratorio y alimente nuestros dispositivos sin que nosotros nos demos cuenta. Como indica New Scientist, el siguiente paso para los investigadores será añadir más dispositivos a su sistema.
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