Je größer, umso schneller geladen: Quantenbatterien sind umsetzbar

Christian Kahle, 18.01.2022 12:01 Uhr 7 Kommentare
Neue Forschungen zeigen, dass die Umsetzung so genannter Quantenbatterien durchaus eine realistische Option ist. Deren besonderer Effekt klingt im ersten Moment paradox: Je höher die Kapazität ist, umso schneller lassen sich die Speicher aufladen. Die Batterien arbeiten hier mit Effekten der Quantenmechanik, die bei einem bestimmten Grad der Verschränkung der enthaltenen Moleküle auftreten. Auf diese Weise entsteht ein Phänomen, das als Superabsorbtion bezeichnet wird. Die Grundlage dessen ist die konstruktive Interferenz, die weithin bekannt ist: Mehrere Wellen verstärken sich, wenn sie sich im richtigen Takt überlagern. Das ist von Schall oder Wellen auf Wasserflächen bestens bekannt.

Ähnlich funktioniert dies auch bei der Aufnahme elektrischer Energie in den Quantenbatterien. Die Moleküle, in denen die eintreffende Energie gespeichert werden soll, interferieren miteinander. Und je mehr dieser Moleküle vorhanden sind, umso größer wird die Leistung bei der Speicherung der aufgenommenen Energie. Entsprechend lassen sich Akkus dieser Art umso schneller aufladen, je größer sie sind.

Erster praktischer Beweis

Soweit zumindest die Theorie - es galt allerdings auch den Nachweis zu erbringen, dass sich dies auch praktisch umsetzen lässt. Dies ist Forschern der University of Adelaide nun gelungen. Sie platzierten dafür eine aktive Schicht lichtabsorbierender Moleküle - einen als Lumogen-F Orange bekannten Farbstoff - in einer Mikrokavität zwischen zwei hochwertigen Spiegeln, wie sie in Laborumgebungen genutzt werden.

Messungen zeigten dann, dass die Farbstoffmoleküle tatsächlich schneller Energie speicherten, wenn das Mikrokavitäts-System größer wurde. Auf dieser Grundlage will man nun weiter an Batterien forschen, mit denen sich beispielsweise Elektroautos zukünftig sehr schnell aufladen lassen und die Energiespitzen aus Solar- und Windkraft-Anlagen puffernd aufnehmen können. Bis die Speicher verfügbar sein werden, dürfte es aber noch dauern, da die Forschung in dem Bereich noch in einer sehr frühen Phase ist.

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