Устройство размерами 15х15х5 миллиметров (меньше рублевой монеты) способно в течение 50 лет выдавать напряжение три вольта — вдвое больше, чем стандартная пальчиковая батарейка. Устройство размерами 15х15х5 миллиметров (меньше рублевой монеты) способно в течение 50 лет выдавать напряжение три вольта — вдвое больше, чем стандартная пальчиковая батарейка. Первые рабочие образцы таких батареек, которые можно будет полноценно использоваться, могут появиться через 1-2 года. Вечная батарейка. Автор: Александр Эйпур 25 марта в 22:58 25 марта в 23:19.
Советско-российские разработки. Вечная батарейка
Выставка «Вечная батарейка» о современном мире, переживающем пандемию, открылась в Электромузее на Ростокинской улице. Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки. Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет. Над созданием этой "вечной батарейки" в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома. Чтобы приблизиться к созданию такого «вечного двигателя» ученым пришлось пройти долгий путь и найти для начала способ получения никеля-63.
Атомная батарейка: разработан прототип, способный держать зарядку тысячи лет
Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки. Датчики с «вечной» батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку карбид кремния выдерживает температуру до 350 градусов. Российские учёные создали прототип батарейки на изотопе плутония. «Вечная атомная батарейка». В 2020 году американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая потенциально может проработать. Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. Китайская компания "Betavolt Technology" объявила о разработке компактной батарейки на основе никеля-63.
Инженеры КНР готовы выпустить на рынок «вечную» ядерную батарейку для гаджетов
Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки. Заново изобрели электричество: батарейка с сердечником из ядерных отходов будет работать 28 тысяч лет. В этой статье расскажем, что придет на замену привычным аккумуляторам. Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами.
Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет
Атомные батарейки на плутонии-238, которого потратили 96 граммов, установили в навигационные спутники военных Transit 4A и 4B. Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами. 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. Сотрудники НИЯУ МИФИ создали первый прототип атомной батарейки, способной работать до 80 лет без подзарядки.
Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку
Исследователи и учёные из Технического университета Вены изобрели аккумулятор принципиально нового типа. Достоинства нанопроводов как части батарейки не вызывали сомнения, но, как и многие другие прогрессивные материалы, эти элементы имеют и уязвимости. 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. Заново изобрели электричество: батарейка с сердечником из ядерных отходов будет работать 28 тысяч лет. ТОПАЗ — вечная батарейка. «В наших аккумуляторах более низкая токовая нагрузка, чем в обычных, поэтому они выдерживают намного больше циклов зарядки-разрядки.
Ученые представили «вечную» батарейку, работающую на радиоактивных элементах
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. Как сообщало ИА REGNUM, исследования ученых Самарского университета по разработке новой технологии создания элементов питания, работающих на радиоактивных изотопах, начались еще полтора десятка лет назад. Получен патент на технологию изобретения новых полупроводниковых структур для получения электрической энергии за счет радиоизотопов. Получение опытного образца нового элемента питания запланировано на октябрь-ноябрь 2016 года.
Источниками энергии стали 24 спрессованные сферы из оксида плутония. Плюс на борту имелось по девять нагревателей RHU их может быть и больше, они устанавливаются точечно в рассчитанных местах. Инженерам приходилось решать проблемы с нагревом в тысячи градусов как в случае с новой системой, так и в прошлом и будущем Спустя пару лет после запуска «Вояджеров» США временно вышли из гонки, а СССР, напротив, наращивал количество запущенных спутников — это были аппараты серии УС-А. Но на них устанавливали ядерные энергетические установки БЭС-5 «Бук», работавшие на уране. Их электрическая мощность составляла 3 кВт при тепловой мощности 100 кВт, что заметно превосходило показатели американских систем, работавших по несколько иному принципу. Фото: Los Alamos National Laboratory Срок работы спутников с «Буками» был заметно меньше: он составлял около полугода потом аппарат становился мусором, который летает вокруг Земли до сих пор , и это при более высоком весе ядерного топлива. Поэтому требовались регулярные запуски, с которыми то и дело не ладилось. На смену БЭС-5 пришли ядерные установки «Топаз», которые были мощнее предшественников более чем в два раза. Однако новые системы получили лишь два спутника, и один из них был уничтожен. Фото: kerbalspaceprogram. Однако какого-то значительного шага вперед с точки зрения эффективности сделано не было. Новые «атомные батарейки» устанавливали в автоматическую межпланетную станцию АМС «Улисс», изучавшую Солнце и Юпитер; в спускаемый зонд «Галилео» для исследования атмосферы Юпитера; в станцию «Кассини-Гюйгенс», которая исследовала Сатурн, его кольца и спутники; в АМС «Новые горизонты», выполняющую программу исследования объектов Солнечной системы. АМС «Улиcс». Китай также предпринял попытки использовать технологию — в АМС «Чанъэ-3» и вездеходе «Юйту», прибывшем на Луну тем же «рейсом». Точно не известно, были это источники питания или обогреватели, так как данные разнятся. Что дальше? В рамках него планируется разработать систему, которая позволит активнее путешествовать по Солнечной системе. Правда, это уже не «атомные батарейки», а стационарная система на обогащенном уране. Рендер реактора Kilopower с рассеивающим тепло «зонтом». В 2019 году сообщалось о выделении средств — может, в 2024-м появится демонстрационная модель. Плутоний как топливный элемент Что касается «атомных батареек», то самые эффективные их образцы пока можно найти лишь в научной фантастике.
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.
В процессе окисления пленок образуется оксидная оболочка, которая увеличит эффективность источника питания. Элемент испускает мягкое бета-излучение, поэтому для него легко создать физическую защиту, что делает его применение доступным.
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
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. Они будут аккумулировать энергию солнечного света в течение дня. А в 2020 году Tesla презентовала собственный инвертор солнечной энергии, который дополнит линейку домашних солнечных батарей компании.
Он будет преобразовывать солнечную энергию в энергию постоянного тока, а затем — в энергию переменного тока для бытового потребления. В зависимости от числа трекеров точки максимальной мощности, оно сможет выдавать от 3,8 кВт до 7,6 кВт мощности.
Чтобы создать аккумуляторный элемент, несколько слоев этого наноалмазного материала складываются вместе с крошечной интегральной схемой и небольшим суперконденсатором для сбора, хранения и мгновенного распределения заряда. NDB заявляет, что этот элемент может быть упакован в любой батарейный форм-фактор или стандарт, включая AA, AAA, 18650, 2170 или любые нестандартные размеры. NDB заявила, что уровни излучения от такой батареи будут меньше, чем уровни излучения, производимые самим человеческим телом, что делает его полностью безопасным для использования в различных областях. В небольшом масштабе это могут быть такие вещи, как батарейки для кардиостимуляторов и другие электронные имплантаты, долгий срок службы которых избавит пользователя от операций по замене. Они также могут быть размещены непосредственно на печатных платах, обеспечивая питание в течение всего срока службы устройства. Самое важное — стоимость такого аккумулятора, как обещают в NDB, будет сопоставима или даже дешевле литий-ионных батарей соответствующей мощности. Что делает возможным мир, где комплект пальчиковых батареек можно будет купить один раз в жизни и потом передавать их из поколения в поколение. Смартфоны и прочую электронику можно будет больше не подзаряжать, более того, смартфоны можно будет производить без батарей — владелец переставит ее из старого устройства, как и аккумулятор из старой машины в новую.
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].
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.
Инвестором разработчиков выступил стартап-инкубатор Volkswagen Future Mobility. Для будущего. Selectel 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 Курчатовском институте разработали «вечную» батарейку для кардиостимуляторов
| Практически вечные: Китай запустит производство батареек, работающих полвека | Батарейку со сроком службы в 28000 лет разработали российские ученые. |
| Вечные батарейки: новые изобретения ученых из Поднебесной очистят планету. Новости: 12 января 2024 | Физики из Университета Бристоля предложили концепцию «вечной» батареи на основе алмаза из радиоактивного изотопа — углерода-14. |
| Инженеры КНР готовы выпустить на рынок «вечную» ядерную батарейку для гаджетов | Датчики с «вечной» батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку карбид кремния выдерживает температуру до 350 градусов. |
| Российские ученые создали батарейку из плутония, которая может работать вечно | Поскольку бесконечный аккумулятор самозаряжается, любой избыточный заряд хранится во вторичных запоминающих устройствах, таких как конденсаторы. |
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
| Автономный источник питания "Этак" / Потребитель | Китайский стартап Betavolt представил новую батарею, которая, по их утверждениям, может генерировать электричество в течение 50 лет без необходимости зарядки или обслуживания. |
| В России создана вечная медицинская микробатарейка | Физики из Университета Бристоля предложили концепцию «вечной» батареи на основе алмаза из радиоактивного изотопа — углерода-14. |