Utan Einsteins relativitetsteori startar inga bilar
Avancerade kvantmekaniska simuleringar visar att bilbatteriers elektromotoriska kraft till 80 procent är en relativistisk effekt. Studien som gjorts av ett svensk-finskt forskarteam har nyligen publicerats i den ansedda tidskriften Physical Review Letters.
Blybatteriet är en nödvändig del av varje bil och används utöver det ofta i olika typer reservkraftsystem. Det har uppskattats att 75 procent av världens blyproduktion går till just blybatterier. Anledningen är att blybatteriet, trots sin 150-åriga historia, fortfarande är konkurrenskraftigt när det gäller effekt per viktenhet.
I ett batteri omvandlas lagrad kemisk energi direkt till elektrisk energi via en elektrokemisk reaktion. Denna reaktion involverar överföring av elektroner mellan batteriets två poler. I ett blybatteri utgörs den positiva polen av bly och den negativa av blydioxid och spänningsskillnaden mellan polerna är 2.1 volt. Att den är just 2.1 volt kan dock inte förklaras med vanliga kemiska modeller. I den aktuella studien har forskare vid Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet i samarbete med finska kolleger utfört kvantmekaniska beräkningar som inkluderar Einsteins relativitetsteori för att söka ursprunget till denna spänning. Forskarna fann att hela 1.7-1.8 volt av batteriets spänning har sitt ursprung i relativistiska effekter som kan härledes från Einsteins speciella relativitetsteori.
– Detta är ett utmärkt exempel på vardagsrelativitet. Trots att man länge känt till dessa effekter inom kemin tycks det överraskande nog vara första gången blybatteriets kemi analyserats teoretiskt utifrån kvantmekaniska principer, säger professor Rajeev Ahuja, som lett studien.
Datorberäkningarna utfördes vid UPPMAX (Uppsala Multidisciplinary Center for Advanced Computational Science) vid Uppsala universitet.
Referens: Physical Review Letters 106(7), 018301, 2011.
Läs mer i någon av tidskrifterna Physical Review Focus, Chemistry World, The Economist, Nature eller New Scientist.
För mer information, kontakta professor Rajeev Ahuja, tel: 018-471 36 26, 070-425 09 35, Rajeev.Ahuja@fysik.uu.se, Dr. Peter Larsson, 018-471 35 80, Peter.larsson@fysik.uu.se, eller Dr. Andreas Blomqvist, tel: 073-778 87 14
