Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет.
Невероятно, но в России создана «Вечная батарейка»!
Устройство размерами 15х15х5 миллиметров (меньше рублевой монеты) способно в течение 50 лет выдавать напряжение три вольта — вдвое больше, чем стандартная пальчиковая батарейка. Чтобы приблизиться к созданию такого «вечного двигателя» ученым пришлось пройти долгий путь и найти для начала способ получения никеля-63. труднодоступные места очень легко снабдить энергией", - сказал Ковальчук. Этих вечных батареек изобретают каждый год по несколько штук в разных НИИ.
Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии
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]. Альфа-источник окружён вакуумной капсулой, внешние стенки которой покрыты слоем наночастиц. Тепло от ионизирующего излучения нагревает капсулу до 1500 К, заставляя её поверхность светиться.
Чувствительные и адаптированные к среде фотоэлементы, окружающие капсулу и способные выдерживать колоссальный нагрев окружающей температуры, улавливают эти изменения спектра. В принципе работы изделий особенности фотогенерации: образование подвижных электронов и дырок при поглощении квантов света, в том числе в органических полупроводниках с изменениями от освещённости и температуры. Это знание способствует созданию разных устройств в сегменте органической фотовольтаики, таких как солнечные панели и батареи.
Перенос заряда и энергии в конденсатах квантовых точек описан довольно давно [3, 5]. Однако с появлением изотопных источников тока задача моделирования транспорта носителей заряда, необходимого для оптимизации характеристик оптоэлектронных устройств на основе квантовых точек, решается лучше. Наногибридные материалы Неупорядоченные органические полупроводники применяются в РЭА даже в производстве кристаллов светодиодов.
Активно исследуются возможности применения в тонкоплёночных транзисторах, фотовольтаике, сенсорах и др. Преимущества неупорядоченных органических полупроводников перед другими материалами — гибкость, лёгкость, разнообразие свойств и возможность производства по дешёвой массовой технологии. В связи с относительно малой величиной диэлектрической проницаемости поглощение фотона приводит к образованию пар, в которых электрон и дырка разделены в пространстве, но связаны кулоновским взаимодействием геминальные пары.
Вероятность полного разделения геминальной пары определяет фотогенерацию свободных носителей заряда: «электронов» и «дырок». Вот почему увеличение эффективности фотогенерации важно для развития устройств органической фотовольтаики и, в частности, солнечных элементов. Разъяснение феномена и предтечи открытий связано с физическими свойствами наногибридных материалов.
Изготовление конденсатов квантовых точек производится доступными методами, но для получения качественного покрытия необходимо тщательно соблюдать технологию и условия изготовления, а также выбирать тип органических молекул, «сшивающих» квантовые точки между собой [5]. Возможность замены лигандов позволяет менять расстояние между квантовыми точками и оптимизировать перенос энергии и заряда. Технология замены лигандов при комнатной температуре облегчает данный процесс, а наногибридные материалы с квантовыми точками разработчики РЭА используют не только для создания фотовольтаических элементов или светодиодов, но и для сложных полупроводниковых структур как основы новейших высокочувствительных сенсоров.
Он работал на бета-частицах стронция-90 по термоэлектрическому принципу, почти как термопара: между холодным и разогретым от активного источника полюсами-контактами возникала разность потенциалов напряжение , при подключении нагрузки создавалась классическая электрическая цепь с постоянным родом тока. Интересно, что для безопасной утилизации последних РИТЭГов с автономных антарктических метеопостов в 2015 году снаряжали полярную миссию. Пока же необслуживаемые метеостанции в труднодоступных районах питают электроэнергией от возобновляемых источников ветра и солнца.
В рассматриваемом прототипе изотопной батареи он в 2,5 раза больше. Специальные термо-фотоэлементы, преобразующие свет ближнего диапазона ИК-спектра в электрический ток, дают такой эффект, что энергии тратится меньше [4]. Можно сказать, батарея «сама себя экономит» и является аккумулятором для своей же энергии.
Теплопроводность в сердцевине изделия отсутствует, а в перспективе добиваются, чтобы максимум возможной энергии альфа-распада переходил в излучение. Нагрев рабочей зоны капсулы имитирует ТЭН, поэтому вакуум в рабочей камере нужен для исключения конвекционных потерь. По теме РИТЭГ уместно вспомнить, что тепло, как неизменный спутник процесса радиоактивного распада, уже является условием возникновения электрического тока после соответствующего преобразования.
Для иллюстрации этого тезиса уместно вспомнить принцип работы элементов Пельтье; кроме прочего, ими комплектуются электронные устройства охлаждения: кулеры, пурифаеры и др. Из истории автономных элементов питания История автономных элементов питания по-своему любопытна. Древняя багдадская она же парфянская электрическая батарея была похожа на глиняный горшок, внутрь которого вставлен и зафиксирован полый цилиндр из меди.
Стартап хочет использовать радиоактивные отходы от ядерной энергии для создания бесконечных батарей, которые постоянно перезаряжаются. Основой является так называемый изотоп углерода, C-14, из которого должны быть сделаны алмазы. Затем они будут покрыты дополнительным безвредным слоем алмазов. Таким образом, NBD хочет снизить излучение сырья до "безвредного" уровня. Графит C-14 имеет очень длительный период полураспада и может излучать энергию соответственно долгое время - создается своего рода бесконечная батарея, которая постоянно заряжается сама по себе. Необработанные, мы должны знать об этом, но C-14 очень опасны. Источник энергии NDB получается из изотопов среднего и высокого класса.
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.
Разработка представляет собой специальный корпус из синтетических алмазов, внутрь которого помещен радиоактивный сердечник. В процессе неупругого рассеивания бета-излучение изотопов преобразуется в электрический ток. В качестве топлива используются переработанные ядерные отходы углерода-14. Этот изотоп применяется для радиоизотопного датирования и диагностики некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта. Он также накапливается в графитовых деталях ядерных реакторов, которые поглощают излучение ядерных топливных стержней. 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.
Почему ядерные батарейки так и не стали популярны? История почти забытой технологии
| В России изобретены «вечные» батарейки | Новости | «Техноконтроль» | Американский стартап Nano Diamond Battery представил «вечную» ядерную батарейку — специальный корпус из синтетических алмазов. |
| Ученые разработали вечные батарейки со сроком службы в тысячи лет | 360° | По их заверениям, энергоэффективность атомных батареек настолько высока, что их можно ставить в пару с литиевыми аккумуляторами – и Nano Diamond Battery будет не только питать. |
Регистрация
- Портал правительства Москвы
- Бесконечное мыло в Китае
- Стартап NDB сообщает о прорыве в области бесконечных батарей
- «Вечные» батарейки и аккумуляторы - Общероссийское общественное движение «Народный Собор»
- Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет
- Похожие статьи
Физики придумали «вечную» батарейку на основе алмаза
| Ученые представили «вечную» батарейку, работающую на радиоактивных элементах | Для производства идеи данных атомных батареек будет использоваться радиоизотоп Никель-63. |
| Физики придумали «вечную» батарейку на основе алмаза | уникальные параметры и широкая востребованность. |
| Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии | РБК Тренды | труднодоступные места очень легко снабдить энергией", - сказал Ковальчук. |
| Российские ученые создали батарейку, работающую 100 лет | изобретение, родственное скатерти-самобранке и ковру-самолёту. |
| Ученые разработали вечные батарейки со сроком службы в тысячи лет | И несмотря на то, что новость об атомной вечной батарейке полугодичной давности, я не могу мимо нее пройти и предлагаю ознакомить с ней вас, уважаемый читатель. |
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
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.
Компания заявила, что полимерные литий-металлические аккумуляторы будут безопаснее, долговечнее и экономически выгоднее, так как процесс их производства похож на производство пластиковой упаковки. Аккумулятор Ionic Materials Фото: ionicmaterials. Прототип, как заявляет производитель, выдерживает до 400 циклов заряда-разряда. Компания работает над тем, чтобы увеличить этот показатель втрое.
Полимер для аккумуляторов получили из алюминия и других распространенных материалов. На цинке EnZinc, стартап по производству цинковых батарей, заявил в 2021 году, что нашел способ для замены лития на нетоксичный и дешевый цинк в аккумуляторах. До этого на рынке существовали только неперезаряжаемые цинковые батареи. Они выдерживают несколько тысяч циклов зарядки и разрядки. Ведутся испытания образцов. Их можно будет масштабировать для мобильных телефонов и до транспортных систем, а также для нужд электроэнергетики.
Разработка имеет специальный корпус из синтетических алмазов, внутрь которого помещен радиоактивный центр, работающий на переработанных ядерных отходах углерода-14. Бета-излучение изотопов преобразуется в электрический ток. Испытания батарейки показали, что радиационный фон остается в норме, а сама она не выделяет углекислый газ. При этом ее стержень «фонит» до 28 тыс. Разные форм-факторы атомных батереек Фото: ndb. Их конструкция работает на никелевом бета-гальваническом элементе, который служит около 20 лет.
Эти элементы можно размещать на одежде и использовать их энергию для зарядки мобильных устройств. Термохимические ячейки Фото: misis. Эти панели можно будет устанавливать в окнах домов и офисов.
Компания NDB заявляет, что может безопасно использовать эти отходы для выработки энергии в своих наноалмазных батареях. Этого можно добиться, перерабатывая графитовые ядерные отходы в чистую форму, а затем превращая их в алмазы. Когда отходы, окруженные алмазом, распадаются, он взаимодействует с углеродом, генерируя небольшой электрический ток. В зависимости от потребляемой мощности аккумулятор, который никогда не требует подзарядки, проработает весь срок службы и дольше. Он может использоваться для обычных мобильных устройств, медицинских изделий, спутников и может обеспечивать энергией труднодоступные места или отдаленные районы, где обычное обслуживание затруднено.
Компания еще не выпустила прототип, но заявляет, что у нее есть доказательства концепции.
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.
Технотренды 2024: привычным литиевым аккумуляторам приходит конец
Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры. Кстати, «вечный» аккумулятор для электромобиля из ядерных отходов в силу высокого энергопотребления, будет работать на самом деле не 28 тысяч лет, а всего лет 90. Потом их стали внедрять в электромобилях, а в перспективе «водородные батарейки» попросту вытеснят все остальные даже в быту. В Циндао придумали вечный водный аккумулятор. ТОПАЗ — вечная батарейка.
В Курчатовском институте разработали «вечную» батарейку для кардиостимуляторов
«Вечный» ресурс работы аккумулятора объяснили тем, что радиоактивное вещество внутри сердечника способно сохранять активность на протяжении тысячи лет. “Безотходное” производство “вечных” батареек нельзя назвать фантастически дорогим, как о вероятном производстве “атомных аккумуляторов” сегодня рассуждают ведущие специалисты. Украдено в России: китайцы создали «вечную батарейку» для электромобилей Главная беда любой электрической легковушки — необходимость постоянно подзаряжать ее аккумуляторы.
В КНР разработали «вечную» батарейку
При записи лазерный луч создает в прочнейшем кварце слои трехмерных кристаллических решеток. Чтобы считать информацию, сквозь них пропускают плоскополяризованный свет. Кажется, идеальная технология будущего. Вот только сохранить что-то на новую флешку можно только один раз. Американские разработчики воспользовались открытием российских ученых и добавили в резину сверхпрочный графен. Кроссовки с такой инновационной подошвой носятся в два раза дольше обычных. Гибкость тоже улучшается, когда добавляется графен", — объяснил научный сотрудник Массачусетского технологического института Аравинд Виджайарагхаван. Среди водителей давно хотят байки о вечных покрышках. Якобы они давно существуют, но хитрые производители не хотят выпускать их на рынок, чтобы не потерять прибыль. И вот в НАСА действительно изобрели вечное колесо. Современная разработка похожа на средневековую кольчугу.
Только сплетена покрышка не из колец, а из спиралей. Их делают из титано-никелевого сплава, который легко восстанавливает форму после деформации. Разработали чудо-колеса для марсианского бездорожья. Но вполне вероятно, что на космическую технологию быстро обратят внимание на Земле. Ведь так уже было.
Американские физики создали уникальную ядерную батарейку — ее размер не превышает небольшую монету. 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.
Интересно: Подобный продукт имеется и у российских ученых. В структуре присутствует микроканальная объемная конструкция бета-гальванических элементов никеля. Данная ядерная батарея способна прослужить порядка 20 лет. Как утверждают сами разработчики, она может послужить аварийным источником питания и датчиком температурного режима в устройствах, использующихся в экстремальной температуре и местах со сложным доступом — горы, под водой или в космосе. Что собой представляет разработка NDB? Данный проект является взглядом в будущее. Представленная батарейка находится в специальном корпусе, в производстве которого использовались синтетические алмазы, внутри имеется стержень из радиоактивного материала.
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.
Практически вечные: Китай запустит производство батареек, работающих полвека
| Российские учёные сделали диагностику когнитивных нарушений более точной и быстрой | «Вечная атомная батарейка». В 2020 году американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая потенциально может проработать. |
| Представлена «вечная» ядерная батарейка | изобретение, родственное скатерти-самобранке и ковру-самолёту. |
| Российские ученые создали батарейку из плутония, которая может работать вечно | Этих вечных батареек изобретают каждый год по несколько штук в разных НИИ. |
Атомная батарейка: разработан прототип, способный держать зарядку тысячи лет
В Китае намерены начать массовое производство «вечных» ядерных батареек для мобильного телефона. Потом их стали внедрять в электромобилях, а в перспективе «водородные батарейки» попросту вытеснят все остальные даже в быту. В Циндао придумали вечный водный аккумулятор. В дальнейшем наработки планируется использовать для создания первого прототипа "вечной" ядерной батарейки. Как сообщил ресурсу New Atlas исполнительный директор Nano Diamond Battery Нима Голшарифи (Nima Golsharifi), одна такая батарейка может работать до 28 тыс. лет.