Tesla và VinFast đều đang hướng tới việc áp dụng công nghệ lượng tử mới: hỗ trợ sạc nhanh cho xe điện như khi đổ xăng truyền thống

Thời gian sạc xe điện có thể được cắt giảm từ 10 tiếng xuống còn 3 phút.

Xã hội hiện đại vẫn chưa thực sự văn minh khi còn lệ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Dù tiếp cận bất kỳ nguồn năng lượng sạch nào như quang điện hay hợp hạch, việc chuyển đổi sang năng lượng tái tạo, bảo vệ môi trường và khí hậu vẫn là xu hướng không thể tránh.

Đây là lý do các trung tâm nghiên cứu đang miệt mài tìm kiếm nguồn năng lượng mới, để đáp ứng nhu cầu tăng lên của nhân loại. Điện được coi là năng lượng thời đại mới, và các nghiên cứu đang không ngừng phát triển các sản phẩm chạy điện hiệu quả, hướng tới một tương lai xanh và sạch.

Sự thay đổi dễ thấy nhất có thể là trong ngành sản xuất ô tô. Chỉ 10 năm trước, xe điện còn là thị trường nhỏ, nhưng nay đã tăng trưởng với số lượng sản xuất hàng triệu xe mỗi năm, góp phần làm Elon Musk trở thành một trong những tỷ phú giàu nhất thế giới và thu hút nhà đầu tư như tỷ phú Phạm Nhật Vượng vào ngành công nghiệp xe điện.

Khác với xe chạy xăng sử dụng động cơ đốt trong, xe điện hoạt động nhờ điện năng được tích trữ trong pin. Do khả năng lưu trữ năng lượng trên mỗi đơn vị thể tích pin thấp hơn nhiều so với nhiên liệu lỏng, xe điện chưa phổ biến rộng rãi với những hạn chế về quãng đường đi được.

Tuy nhiên, với sự phát triển không ngừng của công nghệ pin, giờ đây chất lượng đã đạt được mức độ chấp nhận được và xe điện bắt đầu thay thế các loại xe dùng xăng, dầu. Qua việc cải tiến pin, tăng dung lượng và an toàn cho hệ thống lưu trữ năng lượng, xe điện mới có thể bùng nổ như hiện nay.

Một thách thức mới phát sinh trong quá trình sử dụng là tốc độ sạc chậm, gây bất lợi và khiến nhiều người chưa dùng xe điện ngần ngại chuyển đổi. Hiện nay, một chiếc xe điện thông thường cần khoảng 10 tiếng để sạc đầy, và dù có sử dụng trạm sạc nhanh thì xe vẫn phải đứng yên từ 20 đến 40 phút.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã tìm đến lĩnh vực vật lý lượng tử, vẫn còn đầy bí ẩn. Quá trình nghiên cứu đã đưa họ tới khám phá một nguyên lý sạc pin mới, giúp cải thiện đáng kể tốc độ sạc cho pin hiện tại.

Báo cáo từ năm 2012 đã giới thiệu khái niệm 'pin lượng tử', theo đó các nhà khoa học cho rằng sử dụng các tài nguyên lượng tử như 'rối lượng tử' có thể thúc đẩy tốc độ sạc pin bằng cách cho phép sạc đồng thời tất cả các khối pin.

Công nghệ này thu hút sự chú ý của ngành năng lượng khi cho phép sạc cùng lúc nhiều cell pin, làm tăng đáng kể tốc độ sạc. Ứng dụng này khó với pin truyền thống, nơi điện được sạc riêng lẻ cho từng khối. Tỷ lệ gọi là 'lợi thế của sạc lượng tử' mô tả sự chênh lệch tốc độ giữa hai phương thức sạc, là sạc đồng thời và sạc riêng lẻ các cell.

Năm 2017, các chuyên gia đã xác định hai yếu tố quan trọng trong việc tạo ra lợi thế cho sạc lượng tử. Đó là “hoạt động chung toàn khối” giúp các cell năng lượng giao tiếp cùng một lúc, và sự tương tác của các cell theo cặp.

Trước khi công bố nghiên cứu này trên tạp chí Physical Review Letters, các nhà khoa học chưa chỉ rõ yếu tố nào là chủ chốt cho công nghệ sạc lượng tử, cũng chưa xác định được giới hạn tối đa của tốc độ sạc.

Kết quả nghiên cứu mới đã chứng minh rằng pin lượng tử không cần các cell ghép cặp, mà thay vào đó, lợi ích đến từ khả năng các khối năng lượng liên lạc với nhau đồng thời. Công nghệ mới này đã cho thấy khả năng sạc nhanh đến mức nào.

Viện Khoa học Cơ bản đã minh họa sự khác biệt giữa xe điện dùng pin thường và xe điện áp dụng cơ chế sạc lượng tử. Việc tăng tốc độ sạc lên 200 lần sẽ giảm thời gian chờ đợi tại các trạm sạc một cách đáng kể.

Xét trên giả định xe điện thông thường có chứa khoảng 200 cell năng lượng, áp dụng công nghệ sạc lượng tử mới sẽ thúc đẩy tốc độ sạc tăng 200 lần, từ đó thời gian sạc từ 10 giờ sẽ giảm xuống còn 3 phút. Ở các trạm sạc nhanh, thời gian có thể giảm từ 30 phút xuống chỉ vài giây.

Các nhà nghiên cứu còn tin rằng công nghệ này không chỉ dừng lại ở việc sử dụng trong các thiết bị điện tử, mà còn có thể được ứng dụng trong sản xuất năng lượng hợp hạch, vốn đòi hỏi khả năng sạc và xả lượng năng lượng lớn trong thời gian ngắn.

Phần lớn nghiên cứu trong lĩnh vực cơ học lượng tử vẫn chưa thể hiện được khả năng ứng dụng trong thực tế ngay lập tức, mà vẫn còn là lĩnh vực của tương lai. Tuy nhiên, khám phá những khả năng ứng dụng sớm sẽ giúp các doanh nghiệp và tổ chức định hình chiến lược đầu tư một cách thích hợp, dẫn đầu xu hướng phát triển của xã hội. Mọi đầu tư vào năng lượng sạch, kể cả đầu tư cho các loại pin dành cho xe điện, đều sẽ mang lại lợi ích lâu dài.

Theo SciTechDaily