Батарейка на изотопах плутония, прототип которой создан в НИЯУ МИФИ по заказу Госкорпорации «Росатом», способна работать без подзарядки несколько десятилетий. Для производства идеи данных атомных батареек будет использоваться радиоизотоп Никель-63. Поскольку «вечный» аккумулятор не изнашивается так быстро, ему ведь нужно реже питаться. Выставка «Вечная батарейка» о современном мире, переживающем пандемию, открылась в Электромузее на Ростокинской улице.
Ученые представили «вечную» батарейку, работающую на радиоактивных элементах
В этой статье расскажем, что придет на замену привычным аккумуляторам. В зависимости от потребляемой мощности аккумулятор, который никогда не требует подзарядки, проработает весь срок службы и дольше. Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет. Достоинства нанопроводов как части батарейки не вызывали сомнения, но, как и многие другие прогрессивные материалы, эти элементы имеют и уязвимости. Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет.
Российские учёные сделали диагностику когнитивных нарушений более точной и быстрой
Интересно: Ну а пока полмира ждет появления новых «вечных» батареек, другие полмира закупают миллиарды источников питания, чтобы прокормить Пожирателя батареек. Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. «В наших аккумуляторах более низкая токовая нагрузка, чем в обычных, поэтому они выдерживают намного больше циклов зарядки-разрядки.
Дух времени
- Вечная батарейка может прослужить тысячи лет
- Ученые разработали вечные батарейки со сроком службы в тысячи лет
- Как работают такие батареи
- Комментарии
- Ядерное питание: российские учёные создали атомную батарейку повышенной мощности — РТ на русском
Ядерные батареи будущего
Журнал "Кот Шрёдингера" Григорий Тарасевич, Диана Литвинова Вечная батарейка - изобретение, родственное скатерти-самобранке и ковру-самолёту. Конечно, по-настоящему вечных ни двигателей, ни чего-то другого не бывает. Но получить источник энергии, который будет работать без подзарядки десятки лет, пытаются во многих лабораториях мира. Недавно учёные химического факультета МГУ им. Ломоносова совместно с РХТУ им. Менделеева создали батарейку, работающую на энергии, которая выделяется при бета-распаде изотопа никеля. Делаем электричество из изотопов Вспоминаем школьный курс химии и физики. Слово "изотоп" означает, что мы имеем дело с химическим элементом, который занимает ту же клеточку в таблице Менделеева, но имеет другую массу ядра. Разницу в массе обеспечивают "лишние" или "недостающие" нейтроны. Например, кроме обычного водорода с одним протоном 1H существует его более тяжёлый изотоп - дейтерий 2H , у которого в ядре протон и нейтрон. Есть ещё и тритий с одним протоном и двумя нейтронами 3H.
Если химических элементов в таблице Менделеева больше сотни, то изотопов - свыше трёх тысяч. Большинство из них нестабильны: одни распадаются миллиарды лет, другие - за доли секунды. При распаде выделяется энергия, которую можно использовать себе во благо. Самый очевидный пример - атомные электростанции, в которых тепло от распада урана-237 превращается в электроэнергию. Такой источник энергии не обязательно должен быть громадным, как АЭС. Например, на космических аппаратах "Пионер" и "Вояджер" установлены вполне компактные энергетические установки, работающие на изотопе плутония. Благодаря им эти аппараты смогли покинуть пределы Солнечной системы и продолжают свой путь во Вселенной.
Источник питания получает энергию за счет распада активных изотопов; освобожденные заряженные частицы генерируют электрический ток. Подобного рода батареи применяются в подводных и космических системах, разных электронных устройствах. Ранее они использовались также в военных и аэрокосмических целях, но были намного больше по размеру.
Так за счет стековой архитектуры параллельное и последовательное включение базовых тритиевых элементов «ЭТАК» , а также использования схем с преобразователями и накопителями электрической энергии можно увеличивать мощностные характеристики источника. Также можно изменять функциональность источника меняя форму, геометрию и материал корпуса источника. Источник: zonatex.
Второе отличие разработки ученых Самарского университета состоит в том, что в качестве «подложки» под радиоактивный элемент используется принципиально новая структура — пористая карбидокремниевая гетероструктура. Технология, запатентованная учеными Самарского университета, совершенно отлична от традиционной: на готовой кремниевой подложке наращивается карбидная пленка «методом эндотаксии». Затраты существенно сокращаются, потому что мы не используем традиционный процесс формирования пленки на карбидокремниевой подложке, — отметила член команды разработчиков Самарского университета Альбина Гурская. Неоспоримым плюсом карбидокремниевой структуры также является ее устойчивость к радиации. При излучении изотопа она остается практически неизменной, что и позволяет говорить о том, что батарейка, изготовленная по технологии ученых Самарского университета, будет работать неограниченно по меркам человеческой жизни долгое время. Датчики с «вечной» батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку карбид кремния выдерживает температуру до 350 градусов. То есть, мы переводим фазу кремния в фазу карбида кремния. Это тоже полупроводниковый материал.
Ядерное питание: российские учёные создали атомную батарейку повышенной мощности
Будьте в курсе событий Десятилетия науки и технологий! Десятилетие науки и технологий в России Российская наука стремительно развивается. Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна.
Несмотря на относительную безопасность для человека и возможность работать до 20 и более лет, атомные батарейки пока не находят применения в быту из-за дороговизны производства. Но это очень-очень дорого и сложно. Потребуется много радиоактивного материала, батарейки начнут вскрывать, а это уже вопросы безопасности производства, использования и переработки», — сообщил в разговоре с RT Сергей Леготин. В настоящий момент разработка МИСиС проходит процедуру международного патентования, а сам вуз признан зарубежными экспертами «одним из ключевых участников мирового рынка бетавольтаических батарей», отмечает пресс-служба университета. С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи. Ошибка в тексте?
Древняя багдадская она же парфянская электрическая батарея была похожа на глиняный горшок, внутрь которого вставлен и зафиксирован полый цилиндр из меди. По центру, так, чтобы тот не соприкасался со стенками трубы, установлен металлический железный стержень. Конструкция закрывалась пробкой из битумной смолы. Внешний вид старинной парфянской электрической батареи представлен на рис. Подобных артефактов при раскопках найдено несколько. Местом обнаружения стало древнее поселение Худжут Рабу неподалеку от Багдада, где в 1936 году велись археологические раскопки. Возраст городища оценивается примерно в 2000 лет, оно было построено в Парфянскую эпоху предположительно между 250 г. Согласно предположению немецкого археолога Вильгельма Кенига, выдвинутому в 1938 году, предназначение сосуда было тем же, что у современного электрического аккумулятора. За загадочным артефактом прочно закрепилось название «багдадская батарейка». Вероятность гипотезы подтверждена экспериментами, проведёнными после Второй мировой войны Уиллардом Греем, исследователем компании «Дженерал Электрик». Исследователь соорудил копию предполагаемой батарейки; после наполнения её электролитом Грей выяснил, что устройство является источником электрического тока с напряжением примерно 2 В [2]. Если это действительно так, то древние люди вполне могли пользоваться источниками питания с существенно более высоким напряжением, если включали подобные сосуды в последовательную электрическую цепь и извлекали из неё, к примеру, 220 В. Что касается альтернативных электрических батарей, работающих по принципу химической реакции, уместно вспомнить и такой вид химических источников тока, как батареи для акваторий. Пример подобной электрической батареи представлен на рис. Одними из особенных и заслуживающих внимания химических источников тока являются специальные водоактивируемые батареи. Сухие законсервированные и герметично упакованные в целлофановую плёнку батареи способны обеспечить в электрической цепи ток 2—10 А зависит от типа батареи при заполнении резервуара водой. Главное их назначение — морские и речные озёрные устройства навигации, сигнализации, освещения и спасения. Химические источники питания, работающие под воздействием воды, предназначены производителями для всех подобающих случаев, например, для огней спасательных жилетов к примеру, ЖСМ , светящихся буев БС-2 , спасательных плотов, огней поиска ЭОСС-98ПВ и самозажигающихся огней спасательных кругов. К примеру, буй БСД-02 буй светодымящий аварийный предназначен для обнаружения спасательного круга как в ночное, так и в дневное время за счёт подачи светового и оранжевого дымового сигналов. Он состоит из поплавка и корпуса, в котором размещён водоактивируемый источник питания приводится в действие автоматически при падении в воду и дымящий состав. Такие источники разных моделей, фирм и годов выпуска, но действующие активирующиеся по единому принципу, подходят и для электропитания элементов плавсредств, а также буев. Активация происходит автоматически после того, как внутренний резервуар устройства заполняется водой и происходит химическая реакция. Перед этим электрохимический источник тока, предварительно подключённый к электронному устройству РЭА нагрузки, освобождают от пробки-заглушки и помещают бросают в воду. Внутренняя начинка водоактивируемых батарей При производстве на лист магния толщиной 1,4…2 мм объёмный поpистый электpод из металлического магния маpки МА2 или МА8 напрессовывают хлоpид в смеси с проводящими ток гpафит и связующими бутилкаучук, целлюлоза, декстpин добавками. Хлоpидный электpолит пpопитывает целлюлозные стекловолоконные сепаpатоpы и высушивается. Батарея хранится в целлофановой, приближенной к вакууму, упаковке длительное время. Напряжение между полюсами элемента не превышает 6 В в разных ХИТ , но ток, отдаваемый в нагрузку, существенен. Он может достигать нескольких ампер в течение 10—30 мин, а ток короткого замыкания — порядка 8—10 А. Один из примеров — батарея типа «Дымок», фото которой представлено на рис. Осуществление постоянного дистанционного контроля Рассмотренные изотопные источники питания в антивандальных и безопасных для флоры и фауны соответствующей местности контейнерах будут оснащены комплексом удалённого контроля местоположения и фиксации параметров окружающей среды, в том числе радиационного фона. Такой контроль посредством современных телекоммуникационных систем позволит минимизировать риски техногенной катастрофы, сохранять окружающую среду и обеспечивать безопасность для людей, животных и в целом природы на высоком уровне. Утилизации и безопасности изделия также уделено внимание. Динамика разгона альфа-частиц плутония-238 существенно меньше толщины стенок внутренней капсулы, а внешние стенки корпуса устройства со свинцовым экраном являются надёжной преградой для радиации. По истечении срока службы батарею будут утилизировать, а ядерный компонент изымать и хоронить в рекреационных зонах согласно плану утилизации ядерных отходов. Выводы Разработки в области ядерных источников питания малой мощности имеют высокий приоритет согласно Единому отраслевому тематическому плану научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ НИОКР корпорации «Росатом» [7]. Оригинальный альтернативный подход к решению проблемы преобразования энергии ядерного распада в электричество и реализация соответствующей программы позволят совершенствовать процесс преобразования энергии во всём объёме материала. А увеличение эффективности и КПД системы открывает поистине космические возможности масштабирования элементов для получения большей мощности источников питания при их миниатюризации. Это ведёт к созданию в будущем ядерных батарей с энергоёмкостью до сотни кВт. Ожидается, что к 2030 году в промышленной сфере будут внедрены проверенные продукты для накопления и хранения энергии, обеспечивающие сотни ватт и имеющие разный срок службы. Кашкаров А.
Пока это лишь проект, но при реализации он может стать прорывом в области аккумулирования энергии. Читайте «Хайтек» в «Батареи, с которыми мы лучше всего знакомы, например, литий-ионные, питающие большинство смартфонов, основаны на классических электрохимических принципах, а квантовые батареи — исключительно на квантовой механике», — объясняет химик Альбертского университета Габриэль Ханн. Статья, описывающая исследование, появилась в журнале Physical Chemistry.
«Вечная» батарейка на радиоактивных элементах
Устройство размерами 15х15х5 миллиметров (меньше рублевой монеты) способно в течение 50 лет выдавать напряжение три вольта — вдвое больше, чем стандартная пальчиковая батарейка. Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. Достоинства нанопроводов как части батарейки не вызывали сомнения, но, как и многие другие прогрессивные материалы, эти элементы имеют и уязвимости. Российские учёные создали прототип батарейки на изотопе плутония.
Вечная энергия: американская студентка нечаянно изобрела "вечную" батарейку
К примеру: — в космическом пространстве, в подводной среде или высоко в горах. На данный момент все создатели этой «бесперебойной» батарейки патентуют своё детище. Что вы по этому поводу думаете, друзья? Хотелось бы узнать ваше мнение в комментариях. С уважением Андрей Зимин 03. Поделитесь с друзьями!
США и Европа также работают над созданием миниатюрных ядерных батарей Ядерные батареи или радиоизотопные генераторы — это устройство, в которых энергия распада радиоактивного изотопа преобразуется в электрическую энергию. От ядерных реакторов они отличаются тем, что в них не используется цепная реакция.
Технически радиоизотопные генераторы не являются батареями, поскольку в отличие от электрохимических аккумуляторов их нельзя заряжать или перезаряжать. Фото: Betavolt Фото: Betavolt Ученые Советского Союза и США смогли разработать технологию для использования в космических кораблях, подводных системах и удаленных научных станциях, однако существующие радиоизотопные генераторы являются дорогостоящими и громоздкими. Наиболее известным примером являются РИТЕГи, которые используют тепловую энергию, выделяющуюся при распаде изотопов, и преобразуют ее в электрическую за счет термоэлектрогенератора. Кроме того, существуют нетепловые преобразователи. Попытки миниатюризации и коммерциализации ядерных батарей были предприняты в рамках 14-го пятилетнего плана Китая, призванного укрепить экономику страны в период с 2021 по 2025 год.
Егор Касаткин Аспирант факультета прикладной физики Массачусетского технологического института Конкуренты тоже есть Промышленный выпуск радиоактивных изотопов для российских атомных батареек хотят наладить до конца 2020 года. Если коронавирус и спровоцированные им изменения не преподнесут дополнительных сюрпризов, то "бензин" для маленьких реакторов со слабым бета-излучением начнут делать в достаточных для экспорта количествах.
К созданию батареек, в которых радиоактивный изотоп и алмазный преобразователь для электрической энергии могут спокойно работать 50 и даже 100 лет, в разных странах подошли практически одновременно. Первые разработки российских учёных в этом направлении датируются 2018 годом, их британские коллеги создали такую же технологию в 2019-м, однако ни те ни другие батарейки в продаже ещё не появились. Третий Чернобыль? Что в КНДР с реактором атомной станции Зато у американских учёных есть вполне жизнеспособный образец. Разумеется, атомная батарейка в современном её виде — это почти всегда прототип, который нужно дорабатывать. Но американская технология существенно отличается от российской. Два прототипа бета-гальванических батарей значительно мощнее российских, хоть и работают по схожему принципу — преобразовывают радиоактивное бета-излучение в электрический ток.
Репетиция конца света. Как российские подлодки стреляют ядерным залпом В компании NDB разработчик батарейки утверждают, что продукт позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от смартфона до небольшой баллистической ракеты, которая может автономно и скрытно храниться где-нибудь недалеко от противника. Прототипы атомной батарейки NDB уже прошли испытания в Ливерморской национальной лаборатории и "атомной" лаборатории Кембриджского университета. Американцам, кстати, принадлежит и пальма первенства по внедрению такой технологии на военные и гражданские спутники и космические аппараты. Первые образцы атомных батареек устанавливали на спутники Transit 4A и 4B. В обоих случаях учёные подтвердили, что эффективность энерговыделения у прототипов NDB оказалась на уровне 40 процентов.
Они собирают деньги, чтобы через два года представить публике действующий прототип. Надо сказать, что ядерными батарейками занимается достаточно много исследовательских групп. Ее мощность превышает обычные батарейки в 10 раз. А срок службы определен в 20 лет. Скромнее, но более реалистично. При этом атомная батарейка МИСиС пока не предназначена для широкого использования в быту.
Представлена «вечная» батарейка на радиоактивных элементах
| Ядерные батареи будущего | Новая технология позволяет создать батарейку со сроком службы более 100 лет. |
| Представлена «вечная» батарейка на радиоактивных элементах | Интересно: Ну а пока полмира ждет появления новых «вечных» батареек, другие полмира закупают миллиарды источников питания, чтобы прокормить Пожирателя батареек. |
| Представлена «вечная» ядерная батарейка - Академия Selectel | Как сообщил ресурсу New Atlas исполнительный директор Nano Diamond Battery Нима Голшарифи (Nima Golsharifi), одна такая батарейка может работать до 28 тыс. лет. |
Представлена «вечная» батарейка на радиоактивных элементах
| Представлена «вечная» ядерная батарейка - Академия Selectel | При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору. |
| Изобретена "вечная" батарейка | труднодоступные места очень легко снабдить энергией", - сказал Ковальчук. |
| Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет | Российские физики создали материал для "вечной" космической батарейки читайте также. |
| Создана первая в мире «вечная» батарейка. Она стоит дешевле литиевых аккумуляторов. Видео | Поскольку бесконечный аккумулятор самозаряжается, любой избыточный заряд хранится во вторичных запоминающих устройствах, таких как конденсаторы. |
Создана первая в мире «вечная» батарейка. Она стоит дешевле литиевых аккумуляторов. Видео
| Автономный источник питания "Этак" | «Использование биотопливного элемента (БТЭ) позволит предотвратить подобные оперативные вмешательства по замене аккумулятора, так как механизм использует в качестве топлива. |
| Технотренды 2024: привычным литиевым аккумуляторам приходит конец | Год 1775 оказался для физики по-своему судьбоносным: «бессмертные» Парижской академии наук, заваленные проектами вечных двигателей, отказались их. |
| «Вечная» батарейка на радиоактивных элементах | Технически радиоизотопные генераторы не являются батареями, поскольку в отличие от электрохимических аккумуляторов их нельзя заряжать или перезаряжать. |
Ядерные батареи будущего
Такая батарейка относительно безопасна для человека и способна работать до 20 и более лет, но из-за дороговизны производства пока не может использоваться в быту. Её применение возможно в специальных приборах, в том числе работающих в критических условиях — в космосе, под водой или в высокогорных районах. Об этом сообщает пресс-служба вуза. Разработка описана в научном журнале Applied Radiation and Isotopes. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры. Она относится к так называемым бетавольтаическим элементам.
В России создали прототип ядерной батарейки Общество 5 февраля 2023 16:53 Данная разработка позволит не заряжать такие батарейки в течение нескольких лет. Источник картинки: canva. Об этом сообщает Applied Physics Letters.
Хранить такие отходы опасно, дорого и трудно. Батареи на углероде-14 решают сразу две проблемы — недолговечность обычных элементов питания и переработки радиоактивных отходов. В Nano Diamond Battery отмечают, что батарейки безопасны для человека и окружающей среды. В процессе испытаний радиационный фон оставался в норме. А алмазная оболочка дешевые искусственные алмазы успешно защищала корпус от возможных повреждений. Еще один положительный момент — работающая батарейка не выделяет углекислый газ. Безопасность и эффективность бета-гальванической батареи подтвердили в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Внутренний стержень «фонит» до 28 000 лет, поэтому элементы питания будут работать гораздо дольше, чем техника, в которую они установлены. Теоретически они могут работать совместно с литий-ионными батареями, установленными на большинстве современных устройств.
Так, согласно имеющимся техническим характеристикам данного источника энергии, её можно применять для питания гаджетов или техники буквально любого размера - от смартфонов и электрокаров до пассажирских лайнеров и даже ракет. Генеральный директор и соучредитель компании-разработчика NDB Нима Голшарифи сообщил: «Как члены общества, мы чрезвычайно обеспокоены благополучием планеты и сосредоточены на том, чтобы сберечь нашу планету для будущих поколений... С батареей NDB мы достигли грандиозного, новаторского, запатентованного технологического прорыва - батареи, которая не выделяет вредных веществ, работает тысячи лет и требует доступа только к естественному воздуху для питания устройств». Точно неизвестно, когда и в каком виде наноалмазная батарейка поступит на рынок. На сегодняшний день компания активно занимается дальнейшими исследованиями в сфере развития данного типа источников энергии. Впрочем, не так давно появилось заявление разработчиков, согласно которому в настоящее время уже ведутся работы по созданию первого коммерческого прототипа батареи.
Советско-российские разработки. Вечная батарейка
Поскольку бесконечный аккумулятор самозаряжается, любой избыточный заряд хранится во вторичных запоминающих устройствах, таких как конденсаторы. Первые рабочие образцы таких батареек, которые можно будет полноценно использоваться, могут появиться через 1-2 года. Китайская компания "Betavolt Technology" объявила о разработке компактной батарейки на основе никеля-63. Первые рабочие образцы таких батареек, которые можно будет полноценно использоваться, могут появиться через 1-2 года. Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами. Год 1775 оказался для физики по-своему судьбоносным: «бессмертные» Парижской академии наук, заваленные проектами вечных двигателей, отказались их.
Вечная энергия: американская студентка нечаянно изобрела "вечную" батарейку
Ученые представили новую разработку — ядерную батарейку, которая не превосходит по размерам монету. Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. Чтобы приблизиться к созданию такого «вечного двигателя» ученым пришлось пройти долгий путь и найти для начала способ получения никеля-63.
Представлена «вечная» ядерная батарейка
Источник картинки: canva. Об этом сообщает Applied Physics Letters. Эти батарейки представляют собой источник тока, который преобразовывает электричество из энергии радиоактивного распада метастабильных ядер.
Одна из задач Десятилетия — рассказать, какими научными именами и достижениями может гордиться наша страна. В течение всего Десятилетия при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы, конкурсы для всех желающих и многое другое.
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. Возможно применение в портативной носимой электронике.
Период полураспада элемента составляет 5700 лет — это означает, что батарея потеряет половину своей мощности лишь через тысячи лет. Устройство также помогает частично утилизировать ядерные отходы — источником углерода-14 являются замедлители, графитовые стержни из ядерных реакторов. Концепция батареи была представлена на ежегодных лекциях в институте Кабот, о чем сообщает пресс-релиз университета. Традиционные радиоактивные батареи, или РИТЭГи радиоизотопные термоэлектрические генераторы , работают благодаря теплу, выделяемому в ходе распада радиоактивных элементов. Оно создает разницу температур в разных точках батареи, которую с помощью термоэлектрического эффекта преобразуют в электричество. Несмотря на небольшую эффективность таких установок — КПД составляет около четырех-пяти процентов — они способны функционировать на протяжении долгого времени.
Так, благодаря РИТЭГу на основе плутония-238 «Вояджер-2» до сих пор способен передавать на Землю радиосигналы, хотя аппарат находится в полете уже почти 40 лет и его расстояние от Солнца превышает 111 астрономических единиц. Традиционно в устройствах используются плутоний-238, стронций-90, а также изотопы кюрия, полония и другие радиоактивные частицы. Их основными источниками являются ядерные реакторы — эти изотопы являются частью радиоактивных отходов. Существует и другой тип электрогенераторов, работающих на энергии радиоактивных распадов — бета-вольтаические генераторы.