Những cải tiến vượt bậc trong công nghệ pin ngày nay giúp xe điện có thể đi được quãng đường dài hơn. Tuy nhiên, song song với đó vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế trong tốc độ sạc pin xe điện. Công nghệ pin lượng tử trong sạc xe điện hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng lớn trong tương lai.
Lượng tiêu thụ xe điện tăng lên tạo gánh nặng cho ngành năng lượng
Xe điện đang ngày một phát triển và trở thành sự lựa chọn của người tiêu dùng hiện đại. Đây là một trong những giải pháp để phát triển giao thông bền vững trong tương lai. Trong những năm gần đây, có hàng triệu chiếc xe điện được bán ra trên thế giới mỗi năm, thị trường xe điện trở nên sôi động hơn bao giờ hết. Tuy nhiên, điều này cũng kéo theo nhiều áp lực cho ngành công nghiệp năng lượng.
Không giống như xe chạy bằng xăng dầu truyền thống lấy năng lượng từ quá trình đốt cháy nhiên liệu, xe điện nói chung và ô tô điện nói riêng dùng pin để cung cấp và lưu trữ năng lượng cho quá trình hoạt động.
Thời gian đầu, pin xe điện có mật độ năng lượng rất thấp, thấp hơn nhiều so với năng lượng được tạo ra từ quá trình đốt cháy hydrocacbon trong các xe xăng truyền thống. Điều này dẫn đến quãng được di chuyển của xe điện rất ngắn.
Việc cải tiến trong công nghệ lưu trữ pin là điều tất yếu nếu muốn cuộc cách mạng xe điện hiện đại bước đến thành công. Trải qua hàng thập kỷ, công nghệ pin đã có những bước cải tiến lớn cho phép mở rộng phạm vi hoạt động của xe điện, quãng đường xe điện có thể chinh phục tương đương với xe xăng.
Tuy nhiên, công nghệ pin hiện tại vẫn chưa phải lý tưởng khi tốc độ sạc pin vẫn còn khá chậm. Đây được xem là một trong những nhược điểm lớn nhất của công nghệ pin xe điện.
Đặt vấn đề sử dụng pin lượng tử
Theo thống kê, trung bình cần khoảng 10 tiếng đồng hồ để sạc đầy ô tô điện tại nhà. Tốc độ sạc sẽ nhanh hơn với các bộ sạc tại trạm sạc xe điện. Tuy nhiên, với những bộ sạc nhanh nhất cũng cần 20-40 phút để sạc đầy pin xe. Điều này gây ra sự bất tiện không nhỏ cho chủ xe khi phải mất thêm chi phí và thời gian.
Hiện nay, việc cải tiến tốc độ sạc pin xe điện vẫn gặp nhiều trở ngại trong việc cân bằng giữa đẩy nhanh tốc độ sạc và tránh làm giảm tuổi thọ pin. Qua nhiều nghiên cứu, việc sạc pin xe điện quá nhanh có thể làm giảm tuổi thọ và hiệu suất pin, thậm chí gây hư hỏng hay khiến pin xe điện phát nổ.
Để giải quyết vấn đề ngày, các nhà khoa học đã tìm kiếm câu trả lời trong lĩnh vực vật lý điện tử. Và họ nhận thấy rằng, công nghệ lượng tử có những cơ chế giúp tốc độ sạc xe điện trở nên nhanh hơn. Công nghệ pin lượng tử được đề xuất lần đầu tiên vào năm 2012 trong một nghiên cứu của hai nhà khoa học Robert Alicki và Mark Fannes.
Với các loại pin cổ điển được thiết kế cho xe điện ngày nay, các tế bào được sạc điện song song và độc lập với nhau. Điều này có nghĩa tốc độ sạc không thể vượt qua được một mức nhất định. Công nghệ pin lượng tử trong sạc xe điện đặt giả thuyết ra rằng nếu tất cả các tế bào pin có thể được sạc đồng thời, tốc độ sạc sẽ được cải thiện đáng kể. Tất cả năng lượng từ nguồn có thể được pin lượng tử hấp thu gần như trong một khoảnh khắc.
Việc ứng dụng công nghệ lượng tử có thể giúp rút ngắn tốc độ sạc xe điện đáng kể, loại bỏ nghi ngại về thời gian sạc pin đối với người tiêu dùng. Bước tiến này có thể giúp hệ thống xe “xanh” trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi hơn.
Ứng dụng công nghệ pin lượng tử trong sạc xe điện
Rất nhiều nghiên cứu về ứng dụng công nghệ pin lượng tử trong sạc xe điện đã được thực hiện để hiểu rõ hơn về tác dụng của nó. Một nghiên cứu gần đây của các nhà khoa học tại Viện Khoa học cơ bản (IBS) đã cho thấy pin lượng tử có thể sạc nhanh đến mức nào.
Trong các nỗ lực cải thiện tốc độ sạc, với pin truyền thống, tốc độ sạc sẽ tăng tuyến tính theo số lượng tế bào có trong pin, thì với công nghệ pin lượng tử mới, tốc độ sạc có thể tăng lên bình phương so với ban đầu.
Một thí nghiệm được thực hiện trên một chiếc xe điện điển hình với pin xe điện chứa khoảng 200 tế bào. Khi ứng dụng công nghệ pin lượng tử, tốc độ sạc tăng lên gấp 200 lần so với pin truyền thống.
Điều này đồng nghĩa với việc thời gian sạc pin xe điện tại nhà sẽ giảm xuống chỉ còn khoảng 3 phút thay vì 10 tiếng như trước đây. Với những trạm sạc tốc độ cao, thậm chí thời gian sạc pin có thể giảm từ 30 phút xuống chỉ còn vài giây, nhanh hơn nhiều so với thời gian đổ xăng cho xe xăng truyền thống.
Trong quá trình thử nghiệm ứng dụng sạc lượng tử trong pin xe điện, các nhà khoa học khẳng định rằng sạc lượng tử có thể mang lại những lợi ích lớn lao hơn nhiều so với việc chỉ đẩy nhanh tốc độ sạc pin ô tô và thiết bị điện tử.
Đây có thể là một công nghệ mang tính cách mạng cho các nhà máy nhiệt hạch trong tương lai, nơi đòi hỏi một lượng lớn năng lượng được sạc và xả chỉ trong một thời gian ngắn.
Công nghệ pin lượng tử trong sạc xe điện là một bước tiến mới đối với ngành công nghệ năng lượng. Nó giúp cải thiện vượt bậc tốc độ sạc pin xe điện, giải quyết rào cản cuối cùng của người tiêu dùng đối với lĩnh vực xe xanh hiện nay.
Mặc dù vẫn còn sơ khai và cần một chặng đường dài trước khi có thể triển khai phương pháp này trong thực tế, nhưng những nghiên cứu về công nghệ pin lượng tử trong sạc xe điện đã tạo ra một hướng đi đầy hứa hẹn cho công nghệ này trong tương lai.
Đồng thời, các nghiên cứu về pin lượng tử cũng giúp chúng ta có tầm nhìn mở rộng hơn, khuyến khích các cơ quan và doanh nghiệp đầu tư hơn nữa vào công nghệ này. Nếu có thể áp dụng trong thực tế, pin lượng tử sẽ cách mạng hóa hoàn toàn ngành công nghệ năng lượng và đưa xã hội tiến gần hơn đến tương lai bền vững.
: