تعتبر البطاريات الكمومية، التي تُستخدم حالياً في الحواسيب الكمومية، واحدة من التكنولوجيات الواعدة التي يمكن أن تحدث ثورة في مجال الطاقة. حيث تتميز هذه البطاريات بخصائص فريدة مثل التراكب والتشابك، مما يمكنها من تخزين الطاقة بطريقة مختلفة تماماً عن البطاريات التقليدية. ويعتقد الباحثون أن هذه الظواهر يمكن توظيفها في مجال الطاقة لصنع بطاريات ذات ديناميكية شحن مختلفة جوهرياً.
البطاريات الكمومية: كيف تعمل
من خلال استخدام مواد كمومية، يمكن للبطارية تخزين الشحن وتفريغه بطرق لا تتاح للبطاريات الكيميائية التقليدية. وقد أوضح جيمس كواك من مؤسسة CSIRO أن النسخة الأولى من البطارية كانت قادرة على تخزين الشحن، ولكن ليس على تفريغه. أما النموذج الأولي الجديد فيحل هذه المشكلة، مما يسمح للبطارية ليس بتخزين الطاقة فحسب بل وبإطلاقها. ويتكون هيكل البطارية من تجويف عضوي متعدد الطبقات، حيث كل طبقة مصنوعة من مواد قادرة على احتجاز الضوء وتحويله إلى طاقة كهربائية.
يتم الشحن باستخدام ليزر لاسلكي، ويتيح التحليل الطيفي مراقبة العملية على مستوى الطبقات الفردية. ويُعتبر الشحن الجماعي سمة مميزة للبطارية الكمومية، حيث يمكن شحن البطارية بالكامل في وقت قصير جداً. فإذا كانت البطارية مكونة من 4 خلايا، ويتم شحن كل خلية على حدة في ثانية واحدة، فعند تشغيل جميع الخلايا معاً، ستشحن البطارية بالكامل في حوالي نصف ثانية. وإذا كان عدد الخلايا 9، فسيستغرق الشحن ثلث ثانية، وكلما زاد عدد الخلايا ازداد الشحن الإجمالي.
تطبيقات البطاريات الكمومية
يعمل الباحثون على زيادة السعة والثبات لاستخدام البطاريات الكمومية في السيارات الكهربائية أو لنقل الطاقة لاسلكياً لمسافات. وأضاف كواك قائلاً إن “هدفي الرئيسي هو المستقبل حيث سنتمكن فيه من شحن السيارات الكهربائية بشكل أسرع من تزويدها بالوقود”. كما يدرس العلماء تطبيقات هذه البطاريات في الأجهزة القابلة للارتداء، والطائرات بدون طيار، والمركبات الفضائية. ويمكن أن يكون لهذه التكنولوجيا تأثير كبير على مجال الطاقة والبيئة، حيث يمكن أن توفر بطاريات كمومية أكثر كفاءة وقوة.
على الرغم من الخصائص المذهلة، فإن النماذج الأولية الحالية تمتلك طاقة صغيرة للغاية حيث لا تتجاوز بضعة مليارات من الإلكترون فولط، وهو ما لا يكفي حتى لشحن هاتف ذكي. وعلاوة على ذلك، يمكن للبطارية الاحتفاظ بالشحن لبضع نانوثوان فقط. وهذا يعني أن البطارية لا تزال في مرحلة إثبات المفهوم وليس في مرحلة تطوير نموذج جاهز للتطبيق العملي. لماذا يهمك ذلك؟ البطاريات الكمومية يمكن أن تحدث ثورة في مجال الطاقة، مما يمكننا من شحن الأجهزة بشكل أسرع وأكثر كفاءة.