ข้ามไปยังเนื้อหาหลัก
รุ่นแรกของโลก! “แบตเตอรีควอนตัม” พิสูจน์แล้วว่าชาร์จเร็วได้จริงอย่างน่าทึ่ง
เทคโนโลยี

รุ่นแรกของโลก! “แบตเตอรีควอนตัม” พิสูจน์แล้วว่าชาร์จเร็วได้จริงอย่างน่าทึ่ง

จิราภพ ทวีสูงส่ง25 มี.ค. 695 นาที25 มี.ค. 69

เป็นครั้งแรกของโลกที่ “แบตเตอรีควอนตัม” (Quantum Battery) พิสูจน์แล้วว่าชาร์จเร็วอย่างน่าทึ่ง แต่แบตฯ ดังกล่าวยังมีขนาดเล็ก

ขนาดตัวอักษร

เป็นครั้งแรกของโลกที่ “แบตเตอรีควอนตัม” (Quantum Battery) พิสูจน์แล้วว่าชาร์จเร็วอย่างน่าทึ่ง แต่แบตฯ ดังกล่าวยังมีขนาดเล็ก แต่แบตฯ ขนาดใหญ่ เช่น ใช้กับรถ EV ยังต้องคิดหาวิธีกันต่อไป จากการเผยแพร่โดยงานวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Nature

Quantum Battery “แบตเตอรีควอนตัม” รุ่นแรกมีขนาดเล็กมาก แต่ก็ยืนยันสิ่งที่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้คาดการณ์ไว้ นั่นคือ ความสามารถในการเก็บพลังงานได้อย่างรวดเร็วอย่างเหลือเชื่อ ทีมผู้พัฒนาต้นแบบเหล่านี้ยอมรับว่า ยังมีอุปสรรคอีกมากมายที่ต้องเอาชนะก่อนที่แบตเตอรีควอนตัม จะสามารถมีขนาดที่ใช้งานได้จริง แต่ก็มีการมองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับโอกาสของแบตเตอรีมือถือ ที่สามารถชาร์จได้ในเวลาเพียงไม่กี่วินาที

เป็นเรื่องปกติที่แบตเตอรีขนาดใหญ่จะยิ่งใช้เวลานานในการชาร์จ อย่างไรก็ตาม กฎเกณฑ์นี้กลับใช้ไม่ได้ผลเมื่อปรากฏการณ์ควอนตัม (Quantum) เข้ามามีบทบาท เช่น ทีมวิจัยทีมหนึ่งได้พิสูจน์แล้วว่า “แบตเตอรีควอนตัม” สามารถรับพลังงานจากสถานะของอุปกรณ์ชาร์จที่เรียกว่า “superposition of charging devices” ทำให้การชาร์จเกิดขึ้นได้เร็วกว่าที่กฎเกณฑ์ทั่วไปกำหนดไว้มาก

บางคนไปไกลกว่านั้น ได้ทำนายว่า “แบตเตอรีควอนตัม” อาจชาร์จพลังงานพร้อมกันได้ โดยมีทฤษฎีที่ว่า หน่วยเก็บพลังงานในแบตเตอรีจะทำงานราวกับว่าแรงกดดันจะผลักดันให้พวกมันทำงาน โดยจะเก็บพลังงานได้เร็วขึ้น หากแบตเตอรีมีหน่วยเก็บพลังงานมากขึ้น

การผลิตแบตเตอรีควอนตัมขนาดเล็กนั้นต้องใช้อุปกรณ์ล้ำสมัยมากมายและห้องปลอดเชื้อขั้นสุด ภาพจาก CSIRO

Dr. James Quach จากองค์กรวิจัยทางวิทยาศาสตร์แห่งชาติของออสเตรเลีย หรือ “CSIRO” ซึ่งเป็นผู้เขียนหลักในงานวิจัยเกี่ยวกับเรื่องนี้เมื่อปี 2022 กล่าวว่า ปรากฏการณ์นี้มีอยู่จริง โดยทีมวิจัยของเขาได้สร้างแบตเตอรีควอนตัมที่สามารถชาร์จได้โดยการฉายแสงเลเซอร์ และดูดซับพลังงานจากโฟตอนบางส่วน ตามที่ทฤษฎีคาดการณ์ไว้ อัตราการชาร์จจะเป็นสัดส่วนผกผันกับรากที่สองของขนาดแบตเตอรี (ความสัมพันธ์ที่เมื่อค่าหนึ่งเพิ่มขึ้น อีกค่าหนึ่งจะลดลงตามสัดส่วนรากที่สองของตัวแปรนั้น) กล่าวคือ แบตเตอรีที่มีขนาดใหญ่กว่าสี่เท่า ไม่เพียงแต่จะใช้เวลาชาร์จไม่นานเท่าแบตเตอรีขนาดเล็กกว่าสี่เท่าเท่านั้น แต่ยังจะชาร์จได้เร็วกว่าด้วย โดยใช้เวลาเพียงครึ่งเดียว

โดยความพยายามในครั้งนั้นเป็นเพียงการทดสอบแนวคิดเท่านั้น เพราะไม่เพียงแต่จะสร้างแบตฯ ในขนาดเล็กมาก และไม่มีประสิทธิภาพในการดูดซับพลังงานจากเลเซอร์เท่านั้น แต่ยังสูญเสียประจุเกือบจะในทันที ซึ่งล้มเหลวในสิ่งที่หลายคนมองว่าเป็นคุณสมบัติสำคัญของแบตเตอรี นอกจากนี้ยังไม่สามารถทำอะไรที่เป็นประโยชน์ได้เลย เนื่องจากพลังงานถูกปล่อยออกมาในรูปของรังสีแทนที่จะเป็นไฟฟ้า

ปัจจุบัน Quach ได้เป็นผู้นำในส่วนงานของออสเตรเลีย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือจากเมื่อครั้งก่อน ในการสร้างสิ่งที่คล้าย “แบตเตอรี” มากขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ในขณะที่ยังคงรักษาข้อได้เปรียบหลักของควอนตัมไว้ ที่สำคัญ อุปกรณ์ยังสามารถปล่อยพลังงานในรูปแบบไฟฟ้า ซึ่งเหมาะสมกับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า ยิ่งไปกว่านั้น ยังสามารถกักเก็บประจุไว้ได้ในระยะเวลาที่ใช้งานได้จริง และปล่อยออกมาเมื่อจำเป็นเท่านั้น

ทั้งนี้ Quach และทีมวิจัยยังทำงานในระดับที่เล็กมาก แต่เมื่อพูดถึงความเร็วในการชาร์จ Quach ยอมรับว่า การชาร์จให้เร็วขึ้นและทำให้แบตเตอรีควอนตัมใช้ได้จริง นั้นยังคงมีความท้าทายอีกมาก

การใช้เลเซอร์ช่วยให้ส่งพลังงานได้มาก โดยมีข้อจำกัดอยู่ที่ความร้อน วิธีแก้ปัญหาคือการปล่อยพลังงานเป็นจังหวะ แล้วปล่อยเลเซอร์เป็นเวลาเฟมโตวินาที (Femtosecond) แล้วหยุดพักเป็นเวลานาโนวินาที (Nanosecond) เพื่อให้แบตฯ เย็นลง โดย Quach และทีมงานได้คำนวณแล้วว่า หากทำซ้ำในขนาดที่ใหญ่ขึ้น จะสามารถชาร์จแบตเตอรีมือถือทั่วไปได้ภายใน 20 วินาที ซึ่งสิ่งนี้จะมีประโยชน์มาก เมื่อเรารู้ตัวว่าลืมชาร์จก่อนออกจากบ้าน แต่ทั้งนี้ ทีมวิจัยพบว่ากระบวนการดังกล่าวยังไม่สามารถปรับขยายขนาดแบตฯ ได้อย่างสมบูรณ์ แต่ก็ยังมีเวลาเหลือเฟือให้คนที่ต้องการชาร์จแบตฯ ไม่รู้สึกรำคาญ

ปัญหาที่ใหญ่กว่านั้นอาจอยู่ที่ว่ากระบวนการนี้มีประสิทธิภาพเพียง 3% ในปัจจุบัน โดยพลังงานส่วนใหญ่ในเลเซอร์ไม่สามารถส่งไปถึงแบตเตอรีได้ แต่เรื่องนี้อาจไม่สำคัญมากนัก สำหรับแบตเตอรีขนาดเล็กที่ทีมวิจัยกำลังพัฒนาอยู่ในขณะนี้ แต่การจะทำเพื่อชาร์จแบตสำหรับ “รถยนต์ไฟฟ้า” นั้นมีราคาแพงเกินไป

“แบตเตอรีควอนตัม” (Quantum Battery) ภาพจาก CSIRO

แม้กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพเพียง 3% ในปัจจุบัน แต่ Quach มองว่า ความไม่มีประสิทธิภาพนี้เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่หากทีมวิจัยสามารถควบคุมโฟตอนได้อย่างเหมาะสม ก็อาจทำให้แบตเตอรีควอนตัมมีประสิทธิภาพใกล้เคียง 100% โดยเรื่องนี้ต้องหาทางปรับแก้กันต่อไปในอนาคต แต่ขณะนี้ ความกังวลเหล่านั้นได้ถูกลดความสำคัญลงไป เนื่องจากได้มุ่งเน้นไปที่ “ความเร็ว” ของการชาร์จเป็นหลัก

การดำเนินการทางควอนตัม ส่วนใหญ่จำเป็นต้องเกิดขึ้นที่อุณหภูมิใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ (สภาวะที่เย็นจัดระดับต่ำกว่า -273.15 องศาเซลเซียส) ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปสรรคหลายประการที่ทำให้ “คอมพิวเตอร์ควอนตัม” ใช้เวลานานกว่าที่คาดการณ์ไว้หลายสิบปีกว่าจะมาถึงสถานะที่อาจนำมาใช้ประโยชน์ได้เช่นในปัจจุบัน


อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS


ที่มาข้อมูล : nature


“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech 

บทความที่เกี่ยวข้อง

ใช้ประโยชน์ในทางสันติ ไทย-เมียนมาร่วมใช้เทคโนโลยีสำรวจโลก จัดการสิ่งแวดล้อม-รับมือภัยพิบัติเทคโนโลยี

ใช้ประโยชน์ในทางสันติ ไทย-เมียนมาร่วมใช้เทคโนโลยีสำรวจโลก จัดการสิ่งแวดล้อม-รับมือภัยพิบัติ

เทคโนโลยีสำรวจโลก (Earth Observation Technology) คือการใช้เครื่องมือ เช่น ดาวเทียม และกล้องพิเศษเพื่อเก็บข้อมูลพื้นผิวโลก น้ำ และอากาศ ข้อมูลเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจสภาพอากาศ ภัยธรรมชาติ และการใช้ประโยชน์จากพื้นที่ต่าง ๆ ได้ดีขึ้น

06 ส.ค. 69|12 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
ก้าวสำคัญ! ครั้งแรกของไทย ส่ง “CE-7 MATCH” อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ ร่วมสำรวจดวงจันทร์ 24 ส.ค. นี้เทคโนโลยี

ก้าวสำคัญ! ครั้งแรกของไทย ส่ง “CE-7 MATCH” อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ ร่วมสำรวจดวงจันทร์ 24 ส.ค. นี้

24 ส.ค. นี้ เรามีนัดกัน! ร่วมเป็นสักขีพยาน ประเทศไทยส่งอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ “CE-7 MATCH” (อ่านว่า ฉางเอ๋อ 7 แมตช์) ซึ่งออกแบบและพัฒนาโดยคนไทย ได้รับคัดเลือกให้เข้าร่วมภารกิจสำรวจดวงจันทร์เป็นครั้งแรก

06 ส.ค. 69|16 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
เปิดแผนสร้างฐานดวงจันทร์จีน ไทม์ไลน์ก่อสร้างไล่เลี่ยกับอเมริกา ใครจะชนะศึกอวกาศในครั้งนี้?เทคโนโลยี

เปิดแผนสร้างฐานดวงจันทร์จีน ไทม์ไลน์ก่อสร้างไล่เลี่ยกับอเมริกา ใครจะชนะศึกอวกาศในครั้งนี้?

ณ ตอนนี้น้ำแข็งบนผิวดวงจันทร์ก็ไม่ต่างอะไรไปจากน้ำมันอวกาศ ที่เร่งให้เกิดการแข่งขันกลับไปดวงจันทร์อีกครั้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อนในรอบ 50 กว่าปีระหว่างสหรัฐอเมริกากับจีน

06 ส.ค. 69|18 ชั่วโมงที่แล้ว
อ่านต่อ →
    รุ่นแรกของโลก! “แบตเตอรีควอนตัม” พิสูจน์แล้วว่าชาร์จเร็วได้จริงอย่างน่าทึ่ง | Thai PBS Sci & Tech