Вечная батарейка для кардиостимуляторов будет работать на глюкозе. ТОПАЗ — вечная батарейка. В дальнейшем наработки планируется использовать для создания первого прототипа "вечной" ядерной батарейки. Новости / Батарейки и аккумуляторы. Российские ученые создали атомную батарейку, которая способна работать до 20 лет. Вечная батарейка. Российские ученые нашли способ продлить работу этого зарядного устройства.
Представлена «вечная» ядерная батарейка
уникальные параметры и широкая востребованность. Китайская компания "Betavolt Technology" объявила о разработке компактной батарейки на основе никеля-63. Исследователи и учёные из Технического университета Вены изобрели аккумулятор принципиально нового типа. Американский стартап Nano Diamond Battery представил «вечную» ядерную батарейку — специальный корпус из синтетических алмазов. Кстати, по подсчётам зарубежных учёных, можно будет изготавливать «алмазные» батарейки, период разряда которых составит 7000 лет!
Стартап NDB сообщает о прорыве в области бесконечных батарей
труднодоступные места очень легко снабдить энергией", - сказал Ковальчук. Для производства идеи данных атомных батареек будет использоваться радиоизотоп Никель-63. Вечная батарейка для кардиостимуляторов будет работать на глюкозе. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры.
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
Как сообщил ресурсу New Atlas исполнительный директор Nano Diamond Battery Нима Голшарифи (Nima Golsharifi), одна такая батарейка может работать до 28 тыс. лет. — Дело в том, что все эти устройства работают от аккумуляторов, — говорит один из авторов разработки — заместитель начальника отдела биотехнологий и биоэнергетики Павел Готовцев. "Земляную" батарейку не сравнить по мощности с обычной, зато она вечная и экологически чистая, а все её составляющие можно купить в любом хозяйственном магазине.
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
Интересно: Ну а пока полмира ждет появления новых «вечных» батареек, другие полмира закупают миллиарды источников питания, чтобы прокормить Пожирателя батареек. В зависимости от потребляемой мощности аккумулятор, который никогда не требует подзарядки, проработает весь срок службы и дольше. Российские учёные создали прототип батарейки на изотопе плутония.
Ядерное питание: российские учёные создали атомную батарейку повышенной мощности
В этой статье расскажем, что придет на замену привычным аккумуляторам. Физики из Университета Бристоля предложили концепцию «вечной» батареи на основе алмаза из радиоактивного изотопа — углерода-14. Студентка из МФТИ Екатерина Вахницкая разработала вечную батарейку для кардиостимуляторов. Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет. В этой статье расскажем, что придет на замену привычным аккумуляторам. Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров.
Ядерное питание: российские учёные создали атомную батарейку повышенной мощности
В Великобритании в настоящее время — почти 95 тысяч тонн графитовых блоков. Если выделить из них углерод-14, их радиоактивность снизится, что уменьшит стоимость и повысит безопасность хранения этих ядерных отходов. Несмотря на малую мощность новых источников энергии, они обладают удивительным сроком действия. Аккумулятор, содержащий один грамм углерода-14, будет давать 15 джоулей в день — меньше, чем батареи типа АА. Этот срок сопоставим с временм существования современной человеческой цивилизации.
И всё бы хорошо, только мы уже не раз слышали о таких батареях, но всё ещё не видим их в живой природе. Источник изображения: Betavolt Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет. Батарея якобы уже передана клиентам для изучения, а по-настоящему мощный 1-Вт элемент будет представлен в 2025 году. Сообщается, что аккумулятор будет полностью безопасным, так как на него не будут влиять температура воздуха и другие факторы. Также отмечается, что проблем с утилизацией быть не должно — к концу эксплуатации почти все радиоактивные элементы попросту распадутся.
Эта разработка, как и множество других подобных в США, России и в других странах, использует источник изотопов, который выделяет энергию при радиоактивном бета-распаде.
Карбид кремния работает при температуре на 150 градусов выше. Он в 10 раз радиационно пассивнее, чем кремний, то есть, если в Чернобыльской ситуации роботы переставали слушаться, то на карбиде кремния уровень облучения допускается в 10 раз выше», — прокомментировал Виктор Чепурнов. Пристальное внимание к автономным источникам питания, например, уделяют разработчики автомобилей. Предполагается, что огромная масса датчиков должна работать независимо в «умном автомобиле» в пассивном или активном режиме. Интерес к таким источникам питания активно проявляют и разработчики различных беспилотных аппаратов, поскольку для них крайне важны требования устойчивой работы легких по весу и в тоже время с большой удельной мощностью источников питания. Широкие возможности для использования новых батареек открываются в медицине, в частности, в кардиологии. Для кардиобольных остро стоит проблема замены элементов питания в датчиках кардиостимулятора, задающих ритм сердца. Повторную операцию могут выдержать далеко не все пациенты, и зачастую срок их жизни ограничен сроком работы кардиостимулятора.
Наша разработка полностью заряжала бы вашу батарею с нуля пять раз в час. Представьте себе это. Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня. А теперь представьте себе неделю, месяц… Как насчет десятилетий? Вот что мы можем сделать с помощью нашей технологии», — рассказал о разработке NDB сотрудник стартапа Нил Найкер.
Компания NDB поделилась планами наладить коммерческое производство бета-гальванических батарей к концу года. Заключены два предварительных контракта на поставку батарей американским компаниям. Будущие бета-тестеры занимаются производством, обслуживанием и утилизацией продуктов ядерного топлива, а также производством аэрокосмической, оборонной и охранной продукции. Названия первых клиентов пока держат в секрете.
Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки
Одной из главных проблем всех аккумуляторов в том числе литий-ионных, которые широко применяются в современной электронике является деградация. Из-за циклов разряда и заряда или просто с течением времени содержимое аккумулятора становится более инертным и всё хуже справляется с задачей накопления электрической энергии. В результате батарея теряет значительную часть своей номинальной ёмкости, а в какой-то момент совсем перестаёт накапливать и отдавать заряд. Хуже всего, когда она несъёмная, ведь заменить её сложно или вообще невозможно, поэтому гаджет, в который она установлена, приходится отдавать в ремонт или выбрасывать.
Команда создала сверхтонкий топливный элемент со сверхвысокой удельной мощностью, пишет агентство Xinhua. Для этого инженеры из Тяньцзиня использовали ультратонкую пленку из углеродных нановолокон, полученную методом электроформования.
В итоге у такого топливного элемента объемная плотность мощности выросла почти вдвое. Водородные топливные элементы считаются одной из наиболее перспективных технологий. Однако увеличение их объемной удельной мощности всегда было серьезной проблемой. Китайский прорыв позволит создать водородные топливные элементы, которые будут по всем параметрам превосходить те, к которым мы привыкли сегодня. Но самое главное — они будут абсолютно экологичны.
Поначалу водородные топливные элементы изобретенные, к слову, еще в 1960-х применяли только на космических кораблях — такими дорогими были технологии. Потом их стали внедрять в электромобилях, а в перспективе «водородные батарейки» попросту вытеснят все остальные даже в быту. В Циндао придумали вечный водный аккумулятор Китайские инженеры бьются не только над водородными технологиями, они совершенствуют уже известные нам ионные аккумуляторы, пишет Mirage News.
Модуль BV-100 рекомендован к применению в широком спектре современных электронных устройств: в сотовых телефонах и радиостанциях, робототехнике миниатюрных роботах , БПЛА, устройствах с ИИ, медицинских электронных приборах и датчиках разного назначения, в том числе работающих удалённо от основного блока управления или сервера. Особую роль пророчат изобретению в аэрокосмической промышленности, в частности, в микропроцессорной технике. Батарея имеет многослойную конструкцию, устойчива к огню и даже сильному воздействию детонации, приравниваемому к взрывной среде. При этом модуль безопасен и не имеет излучения, ибо в процессе отдачи электроэнергии изотопы распадаются, превращаясь в стабильные и нерадиоактивные изотопы меди. Атомная батарея не имеет внешнего радиоактивного излучения, пригодна для использования даже в условиях высоких требований к стерильности: в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы, мониторы разного назначения, элементы искусственного сердца, соприкасающиеся с телом человека. Модуль позиционируют не только «ядерным», но и «вечным», ведь его не надо заряжать. Но это не означает, что электронные устройства с питанием от «волшебной таблетки» могут работать вечно.
Заявлено, что батарея может храниться 50 лет без подзарядки и иного обслуживания. Пока не ясно, какими испытаниями этот срок установлен, но он заявлен производителем в анонсе [6]. Также непонятно, нужны ли батареи со столь длительным сроком эксплуатации в смартфонах: нередко пользователи меняют устройства на более новые и функциональные каждые 1—2 года. Остаётся загадкой и то, насколько потребители готовы к использованию «карманного ядерного реактора», несмотря на гарантии безопасности. Предпосылки к созданию миниатюрного, пусть пока и маломощного, ядерного энергетического модуля известны ещё в ХХ веке, когда учёные СССР и США разработали электронную технологию для использования в космических кораблях, подводных системах и удалённых научных модулях-станциях, однако термоядерные батареи позиционировались как дорогостоящие и громоздкие. Стремление к миниатюризации и коммерциализации ядерных батарей предпринято в рамках 14-го пятилетнего плана Китая, призванного укрепить экономику страны в период 2021—2025 гг. Надо отметить, что научные коллективы в США и Европе также работают над разработкой подобных батарей. В пресс-релизе сообщается, что новая энергетическая инновация поможет Китаю получить преимущество в новом раунде технологической революции искусственного интеллекта [6]. Пока новейшая разработка находится на стадии пилотных испытаний, создатели первой портативной ядерной батареи утверждают, что будут работать над созданием к началу 2025 года аккумуляторной батареи мощностью 1 Вт. Применение нетрадиционных источников питания в качестве селективно излучающих систем в инфракрасном диапазоне позволяет увеличить эффективность их работы, ибо часть энергии безвозвратно превращается в тепловую.
Это более чем в 2 раза превосходит КПД преобразования радиоизотопных источников питания, выполненных по технологии радиоизотопных термоэлектрических генераторов РИТЭГ. Также было проведено исследование технических характеристик прототипа, разработан комплект конструкторской документации для масштабирования, отработана технология преобразования тепловой энергии ядерного распада в электричество с помощью термофотовольтаических преобразователей, позволяющих работать в ближнем ИК-диапазоне. Такие же разработки в настоящее время активно ведутся в США и Европе для аппаратов исследования космоса. Увеличение КПД солнечных элементов питания посредством использования термофотовольтаических материалов — новый импульс к совершенствованию ядерных батарей. Поэтому путь создания высокоэффективных радиоизотопных источников энергии представляет собой поиск новых или модифицированных материалов, по своим полупроводниковым свойствам способных заменить кремний, германий и другие узкозонные полупроводники. Источник питания на плутонии-238 Созданный в Национальном исследовательском ядерном университете НИЯУ «МИФИ» прототип источника электроэнергии на плутонии-238 мало похож на пальчиковые батарейки или аккумуляторы мобильных телефонов. Это состоящее из нескольких технологических слоёв 30-килограммовое устройство с многочисленными разъёмами [4]. Стремление к тому, чтобы добиться крайне продолжительной работы данного источника, прямо связано с предназначением и условиями эксплуатации рассматриваемых нетипичных электрических батарей. В пример уместно привести автономные метеопосты на территории Крайнего Севера, створные навигационные знаки и в целом оборудование гидрографических станций, оборудование световых «маяков» для ориентации судов, находящихся в море, в том числе на наземных объектах вдоль трассы Северного морского пути, а также космические спутники. Разумеется, сфера применения ядерных батарей не ограничивается приведёнными выше примерами.
Так, при установке в качестве источников питания с мощностью даже 5—10 Вт на удалённые и необслуживаемые оператором обслуживаемые дистанционно метеостанции, предназначенные для передачи информации о погоде на Большую землю посредством телеметрии, удастся добиться более точных прогнозов. Это возможно в том числе из-за стабильного автономного питания удалённых зондов, для которых изотопные батареи будут дополнительным фактором стабилизации питания в комплексе с источниками возобновляемых источников энергии ветра ветрогенераторы и солнца солнечные панели и преобразователи в электрический ток. Долговечность и принцип работы изотопных батарей Чем больше период полураспада активного изотопа, тем больший ресурс имеет источник питания на его основе. Вот почему так важны характеристики материалов: к примеру, период полураспада тория-228 составляет 2 года, а америция-241 — около 400 лет. Выбранный плутоний-238 — элемент с 87-летним периодом полураспада. Гарантированный срок службы изделий обозначен разработчиками в 30 лет. Как и в любом «рукотворном» устройстве со сложными элементами, в том числе в РЭА, отдельные элементы изделия неравномерно сохраняют свойства, а общая надёжность зависит от расчёта «наработки до отказа» самых нестабильных компонентов. Поэтому в расчётах долговременности эксплуатации учитываются риски разрушения проводников в том числе с алмазным напылением , деградация поверхности и кристаллов фотоэлементов, возможная потеря вакуума в капсуле. При нарушении целостности оболочки и корпуса изотопный источник автономного питания можно переместить в новую оболочку, и сохранённая энергия обеспечит разность потенциалов на полюсах. Таким образом, теоретически ядро, если оно сохранено, можно использовать и далее в других источниках питания РЭА.
Но вот что крайне важно: чем меньше живёт активный изотоп, тем выше при одинаковой энергии распада и прочих равных условиях его энергоёмкость и отдаваемая в нагрузку полезная мощность. Как мы отметили выше, изотопный источник тока практически лишён эффекта саморазряда, так как реакция происходит только при наличии «внутреннего тока» и ЭДС, связанной с подключением внешней нагрузки. Применяемый в плутониевой электрической батарее принцип преобразования энергии ядерного распада в электрическую называют термофотовольтаическим [4].
Подобные отходы хранить нельзя ввиду их опасности, сложности и дороговизны процесса. Поэтому «вечная» батарея решает несколько задач — создание долговечного источника питания и вопрос с переработкой отходов с высокой радиоактивностью. Разработчик NDB заявляет, что опасность для человека у данных батареек ответствует, также окружающая среда может быть в безопасности. Тестирование показало стабильный фон радиации. А суперпрочная алмазная оболочка отлично защищает сердечник от любых повреждений. Кроме того, в ходе работы нет выделения углекислого газа. Продуктивность и безопасность данного источника подтвердил Кембриджский университет.
Бесконечное мыло в Китае
- Делаем электричество из изотопов
- В России изобретены «вечные» батарейки | Новости | «Техноконтроль»
- Создана первая в мире «вечная» батарейка. Она стоит дешевле литиевых аккумуляторов. Видео - CNews
- ТОПАЗ — вечная батарейка. Как это работает?
Представлена «вечная» ядерная батарейка
Выбор ядра специального источника питания зависит также от режима эксплуатации РЭА и других условий. Пока такие электрические батареи работают в условиях очень малой мощности, но перспективы для совершенствования изделий и технологии огромны. К слову, все достойные внимания разработчики РЭА в мире конкурируют за создание микроконтроллеров конфигурации RISC-V со сверхнизким энергопотреблением, работающих исключительно за счёт сбора энергии из внешней среды: преобразования энергии тепла, света, радиоволн, химической среды и даже продуктов потовых желёз человека и животных. Да, пока такие источники автономного «самопитания» обладают чрезвычайно малой мощностью, но они уже существуют и применяются, в частности, при взаимодействии с имплантатом в устройствах медицинской микроэлектроники. Иногда батарея, аккумулятор или даже ионистор в качестве элемента питания действительно не подходят, если вы проектируете устройство сверхнизкого энергопотребления. В этой связи рассмотрение технологий создания электрических батарей на основе изотопов с ядерным принципом действия представляется весьма актуальным. Используется 32-битное ядро RISC-V, специально разработанное для обеспечения супернизкого энергопотребления и встроенной функцией сбора энергии.
Среди преимуществ масштабируемая, настраиваемая память с низким энергопотреблением, беспроводной интерфейс с поддержкой Bluetooth Low Energy и радиоканал в формате IEEE802. Уже несколько лет доступны саморастворяющиеся имплантаты и даже водорастворимые в горячей воде печатные платы, что удобно для безопасной и полной переработки. На фоне этих инноваций прототип радиоизотопной батареи малой и средней мощности на основе бета-распада никеля-63, плутония-238 и других изотопов , а также параллельные разработки по созданию ядерной электрической батареи в КНР представляют огромный интерес. Выбор радиоизотопа и схемы преобразования Области применения ядерных батарей разнообразны: они незаменимы на территориях, удалённых от инфраструктуры, к примеру, в Арктике, на больших глубинах, на газо- и нефтепроводах большой протяжённости, в космосе, в устройствах, обеспечивающих специальную связь, и в медицине: везде, где требуется длительный мониторинг без возможности подзарядки или замены источников энергии. Для изотопных источников применительно к кардиостимуляторам или датчикам артериального давления, электронным анализаторам крови подходят только плутоний-238 и никель-63. Требование безопасного радиоизотопа сужает возможности, поскольку радионуклиды при распаде должны распадаться либо переходить в состояние дочернего ядра.
Кроме выбора радионуклида принципиально важным при разработке радиоизотопных источников энергии является выбор схемы преобразователя энергии ядерного распада в электрический ток. На практике преобразование осуществляется по непрямому ступенчатому принципу: кинетическая и кулоновская энергия альфа- и бета-частиц сначала превращаются в тепловую, химическую, механическую, световую и другие виды энергии, а затем — в электрическую. Концепция оригинальной физической системы на основе 63Ni предложена группой учёных из Института «ЛаПлаза» под руководством Петра Борисюка [7]. Если обеспечить условия эффективной генерации вторичных электронов непосредственно внутри наноструктурированных плёнок никеля и значительно увеличить токовый сигнал, вызванный каскадом многократных неупругих соударений бета-частиц, на выходе экспериментальной реализации получают относительно простую систему, но довольно результативную с точки зрения состава плотно упакованных нанокластеров никеля с градиентным распределением наночастиц по размеру, осаждённых на поверхности широкополосного диэлектрика — оксида кремния [7]. Вследствие размерной зависимости энергии Ферми наличие пространственно-неоднородного распределения металлических наночастиц по размерам приводит к пространственному перераспределению заряда в электропроводящей системе соприкасающихся друг с другом металлических наночастиц. Их средний размер изменяется в выделенном направлении, что приводит к возникновению разности потенциалов на полярных выходах напряжению.
Объяснением этого эффекта с помощью знаний физики ядерной реакции является демонстрация формирования нанокластерных плёнок никеля-63 с градиентным распределением наночастиц. В процессе реакции достигают двух эффектов. Во-первых, формируются покрытия с фиксированной разностью потенциалов определяется разницей размеров наночастиц в выделенном направлении ; во-вторых, происходит преобразование энергии бета-распада 63Ni в ток электронов электрический ток без использования дополнительных сложных для реализации полупроводниковых систем. Исследование электрофизических свойств формируемой нанокластерной плёнки никеля и подбор оптимальных параметров эксперимента для создания эффективного преобразователя энергии бета-распада 63Ni в электричество впервые были опубликованы в журнале Applied Physics Letters коллективом авторов [7]. Поскольку наноструктурированные плёнки могут использоваться в качестве селективного фотоэмиттера — системы с перераспределённым спектром излучения в заданном спектральном диапазоне, процесс окисления плёнки приводил к образованию оксидной оболочки поверх металлического ядра нанокластера. Затем происходило формирование совокупности металлических нанокластеров с их пространственным распределением по размерам, но в одном слое оболочке оксида.
Относительно малые размеры нанокластеров 2—15 нм способствуют проявлению квантовых свойств полупроводниковых материалов с широким разбросом значений ширины запрещённой зоны, а это обеспечивает возможность эмиссии фотонов заданной длины волны при нагреве и, следовательно, обеспечивает возможность коррекции спектра излучения под определённый диапазон длин волн. Это важное отличие перспективного открытия в разработке отечественных ученых, поэтому энергоэффективность и энергосбережение современных тепловых источников электроэнергии может выйти на новый уровень. Понимая конкурентное значение технологии, подобными исследованиями занимаются во всём мире. Китайские успехи Китайский стартап Betavolt из Пекина представил первую в мире миниатюрную аккумуляторную батарею с ядерной начинкой: модель BV-100. Первенство объясняют тем, что это первый случай, когда атомная энергия реализована в столь миниатюрной модели. Отсюда и название батареи — «ядерная».
Миниатюризация — основной отличительный признак инновации. Батареи можно подключать параллельно и последовательно, создавая модули в электрической цепи для увеличения мощности источника питания и суммарного напряжения. Заявленная мощность одной батареи с изотопом никель-63 и алмазными полупроводниками сравнима с источником автономного питания в 100 мкВт, а напряжение составляет 3 В постоянного тока [6]. Размеры батареи меньше средней монеты. На рис. Принцип работы батареи основан на преобразовании энергии, выделяемой при распаде изотопов, в электрический ток.
Соответственно, речь идёт об источнике энергии, у которого понятие саморазряда отсутствует вообще, а рабочий процесс начинается только после подключения в электрическую цепь при подключении к контактам батареи устройств нагрузки. Изотопы никеля — разновидности химического элемента никеля, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы никеля с массовыми числами от 48 до 80 количество протонов 28, нейтронов от 20 до 52 и 8 ядерных изомеров.
Портативный ультразвуковой аппарат, не имеющий аналогов в мире, оценивает параметры мозгового кровообращения во время физической и когнитивной нагрузки.
Новое устройство представляет собой компактный аппарат размером с книгу. Электроды, закрепляемые на пациенте, считывают показатели, пока тот выполняет специальный комплекс упражнений.
Перед нами — готовая технология для использования в качестве источника первичного питания различных систем и устройств с малым энергопотреблением. Создатели источника питания особо подчеркивают, что он может работать в тех случаях, когда необходимо обеспечить длительную автономную работу устройств период полураспада трития 12 лет при крайне низких температурах до минус 60 градусов. В основе «ЭТАК» — использование трития и радиационно-стимулированных источников света с широким спектром на основе высокоэффективных радиолюминофоров. Основной сферой применения тритиевой батареи будет электропитание необслуживаемых датчиков, систем сбора и передачи информации, систем слежения и обнаружения, систем геолокации, специализированных RFID-меток и радиомаяков.
Наша разработка полностью заряжала бы вашу батарею с нуля пять раз в час. Представьте себе это. Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня. А теперь представьте себе неделю, месяц… Как насчет десятилетий? Вот что мы можем сделать с помощью нашей технологии», — рассказал о разработке NDB сотрудник стартапа Нил Найкер. Компания NDB поделилась планами наладить коммерческое производство бета-гальванических батарей к концу года. Заключены два предварительных контракта на поставку батарей американским компаниям. Будущие бета-тестеры занимаются производством, обслуживанием и утилизацией продуктов ядерного топлива, а также производством аэрокосмической, оборонной и охранной продукции. Названия первых клиентов пока держат в секрете. Пока мы готовим новые материалы в блог Selectel , приходите обсуждать в комментариях.