सीएसआईआरओ, आरएमआईटी और मेलबर्न विश्वविद्यालय ने सिद्धांत से व्यवहार में क्वांटम बैटरी प्रोटोटाइप का सफलतापूर्वक निर्माण किया है, जिसका अर्थ है कि ऊर्जा और भौतिकी विज्ञान दोनों ने अब ऊर्जा प्रौद्योगिकी में यह परिवर्तन किया है। जबकि पारंपरिक इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाएं अपने ऊर्जा भंडारण के लिए रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर निर्भर करती हैं, यह कार्बनिक बैटरी उसी उद्देश्य के लिए क्वांटम यांत्रिकी, विशेष रूप से सुपरपोजिशन और प्रकाश-पदार्थ इंटरैक्शन के सिद्धांतों का उपयोग करती है। सुपरएक्सटेंसिव चार्जिंग (जब आकार में वृद्धि के साथ बैटरी तेजी से चार्ज हो सकती है) इस विकास को परिभाषित करने वाली प्रमुख विशेषताओं में से एक है; इसलिए, क्वांटम बैटरी, आकार में वृद्धि के साथ पारंपरिक बैटरियों में आम तौर पर देखी जाने वाली गिरावट के कारक को दूर कर देगी। यह कमरे के तापमान का प्रोटोटाइप संभावित रूप से लेजर का उपयोग करके लगभग तात्कालिक चार्जिंग और लंबी दूरी की वायरलेस पावर ट्रांसफर की अनुमति देगा।
क्वांटम बैटरी जो प्रकाश का उपयोग करके चार्ज होती है
नेचर में प्रकाशित शोध से पता चला है कि लेजर ऊर्जा के माध्यम से वायरलेस चार्जिंग के लिए बहुस्तरीय कार्बनिक अर्धचालक का उपयोग करके एक प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट डिवाइस विकसित किया गया था। शोधकर्ता फोटॉनों को फंसाने और ऐसी स्थितियाँ बनाने के लिए एक माइक्रोकैविटी का उपयोग करने में सक्षम थे जिसके तहत इसने क्वांटम ‘सहकारी’ प्रभावों का उपयोग करके अपनी बैटरी को चार्ज किया। इस प्रकार, इस प्रकार की बैटरी पारंपरिक रासायनिक बैटरियों की तुलना में बहुत तेजी से चार्ज हो सकती है क्योंकि इसमें आयन आंदोलन की भौतिक सीमा पर निर्भर नहीं रहना पड़ता है।
रैखिक सीमा से परे: बैटरी चार्जिंग बाधा का अंत
इस अध्ययन के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने एक महत्वपूर्ण खोज भी की: शास्त्रीय भौतिकी द्वारा लगाई गई सीमाओं के बिना, क्वांटम बैटरी को चार्ज करने की दर को नियंत्रित करने वाले कोई रैखिक नियम नहीं हैं। पारंपरिक प्रणालियों में, जैसे ही सिस्टम की कुल क्षमता में अतिरिक्त सेल जोड़े जाते हैं, वे आम तौर पर उस दर को धीमा कर देते हैं जिस पर वे चार्ज करते हैं और इस प्रकार चार्जिंग की प्रक्रिया जटिल हो जाती है। उनके प्रोटोटाइप क्वांटम बैटरी में, अणुओं की ‘सहकारी’ प्रकृति के कारण, अतिरिक्त क्वैबिट जोड़ने से क्वैबिट की ऊर्जा अवशोषण दर में सुधार करने के लिए सभी क्वैबिट सामूहिक रूप से एक साथ काम करने में सक्षम हो जाते हैं, इस व्यवहार को ‘सुपरएब्जॉर्प्शन’ के रूप में लेबल किया जाता है।
कैसे कार्बनिक पदार्थों ने क्वांटम अवस्था को वश में किया
ऐतिहासिक रूप से, कई क्वांटम प्रयोग जिन्हें क्वांटम अवस्था को संरक्षित करने के लिए शून्य से नीचे के तापमान पर बनाए रखने की आवश्यकता होती है, अब कार्बनिक पदार्थों की क्षमता की खोज के कारण, कमरे के तापमान पर हो सकते हैं। शोधकर्ताओं ने प्रकाश-पदार्थ के संपर्क को सुविधाजनक बनाने के लिए एक वितरित ब्रैग रिफ्लेक्टर (उच्च प्रतिबिंब दर्पण का एक रूप) का भी उपयोग किया है ताकि ऊर्जा संग्रहीत रहे लेकिन तुरंत असंगत होने की संभावना कम हो।
क्वांटम बैटरियां अगली पीढ़ी के ईवी को कैसे शक्ति प्रदान करेंगी
सीएसआईआरओ के अनुसार, इस शोध परियोजना का लक्ष्य अंततः प्रौद्योगिकी को उपभोक्ता स्तर तक क्षैतिज रूप से बढ़ाना है, यानी, इलेक्ट्रिक वाहनों (ईवी) को बिजली देने के लिए प्रौद्योगिकी का उपयोग करना है। इसका मतलब यह है कि, विद्युत चुम्बकीय विकिरण (प्रकाश/लेजर) के माध्यम से बैटरी को बिजली से चार्ज करने के अलावा, जिसे शोधकर्ता ओवर-द-एयर चार्जिंग कहते हैं, उसकी भी संभावना है। इस प्रकार की चार्जिंग से इलेक्ट्रिक वाहनों और हैंडहेल्ड उपकरणों को ग्रिड आदि में प्लग किए बिना दूर से ही बिजली देने की अनुमति मिल जाएगी।
