Peneliti ciptakan konsep baterai kuantum dengan pengisian daya jarak jauh yang efisien

Baterai kuantum memanfaatkan efek kuantum untuk menyimpan dan memasok energi, yang dapat mengungguli baterai klasik.

 

Lanzhou, China (Xinhua) – Tim peneliti China mengusulkan konsep baterai kuantum (quantum battery/QB) untuk merealisasikan pengisian daya jarak jauh, yang secara efektif memecahkan masalah disipasi energi, serta mencapai performa yang tahan lama dan efisien pada baterai kuantum.

Baterai kuantum memanfaatkan efek kuantum untuk menyimpan dan memasok energi, yang dapat mengungguli baterai klasik. Namun demikian, masih ada tantangan dalam bidang ini. Salah satunya adalah dekoherensi yang disebabkan oleh lingkungan menyebabkan hilangnya energi dan penuaan pada QB. Tantangan lainnya berupa inefisiensi pengisian daya karena menurunnya kekuatan sambungan antara pengisi daya dan QB seiring bertambahnya jarak.

Dalam beberapa tahun terakhir, permintaan energi yang terus meningkat telah mendorong minat akademis pada penelitian perangkat penyimpanan dan suplai energi transformatif.

Konsep QB diprakarsai oleh fisikawan di sejumlah negara, seperti Polandia dan Belgia, kemudian diikuti oleh fisikawan-fisikawan lain di seluruh dunia. Mereka berharap dapat mengembangkan QB yang lebih kecil, dengan kemampuan pengisian daya yang lebih kuat dan kapasitas pengisian daya yang lebih tinggi menggunakan efek kuantum dan proses manufaktur atom bawah-ke-atas (bottom-up).

Baterai kuantum, yang menyimpan energi dari cahaya dalam keadaan kuantum atom dan molekul, secara teoretis dapat mengisi daya lebih cepat dibandingkan perangkat konvensional. Namun, interaksi antara QB dan lingkungannya cenderung menyebabkan efek kuantum yang peka pada perangkat menjadi rusak, sehingga mengurangi kemampuannya dalam menyimpan energi.

“Setiap sistem kuantum tidak dapat sepenuhnya terisolasi dari lingkungan luarnya, yang pasti menimbulkan dekoherensi yang tidak diinginkan pada sistem,” ungkap An Junhong, seorang profesor dari Universitas Lanzhou.

Menggunakan peran konstruktif dekoherensi, para peneliti dari Universitas Hubei, Akademi Inovasi untuk Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Pengukuran Presisi (Innovation Academy for Precision Measurement Science and Technology/APM) yang berada di bawah Akademi Ilmu Pengetahuan China (Chinese Academy of Sciences/CAS), serta Universitas Lanzhou merancang cara untuk memanfaatkan interaksi tersebut guna mengisi daya baterai, bukan mengurasnya.

Mereka mengusulkan untuk menempatkan pengisi daya dan baterai, yang dapat berbentuk bermacam format, termasuk atom dalam keadaan berenergi tinggi, ke dalam sebuah tabung logam berbentuk persegi panjang.

Dengan menerapkan konsep medan elektromagnetik di seluruh tabung itu, para peneliti menempatkan baterai, pengisi daya, dan lingkungan tabung ke dalam satu keadaan kuantum. Hal ini membuat pengisi daya dapat bertukar energi dengan baterai tanpa membuat sistem terpapar gangguan.

Skema tersebut, yang masih belum diuji coba, dapat berfungsi dengan baterai dan pengisi daya yang diposisikan berjarak hingga 10 sentimeter. Ini akan membuat baterai tidak kehilangan efisiensinya dari waktu ke waktu, ungkap para peneliti.

Studi ini telah dipublikasikan dalam jurnal Physical Review Letters.

An Junhong menyoroti bahwa perangkat mereka benar-benar aman dan tidak berbahaya karena medan elektromagnetik selalu terkurung di dalam bumbung gelombang (waveguide) dan penyimpan energi QB, bebas dari reaksi elektrokimia, sehingga dapat digunakan kembali secara terus-menerus tanpa mencemari lingkungan.

Langkah selanjutnya bagi para peneliti adalah meningkatkan skema QB mereka. “Lebih khususnya, kami berencana untuk mengembangkan model QB multibodi yang beroperasi dengan cara pengisian daya nirkabel jarak jauh. Hal ini memungkinkan kami untuk dapat secara efisien menggabungkan keunggulan keterikatan kuantum dalam meningkatkan kemampuan pengisian daya, kapasitas pengisian daya, dan pekerjaan yang dapat diekstraksi dari pengisian daya jarak jauh dan antipenuaan QB,” ujar An.

Laporan: Redaksi