Физики из РФ разработали прототип ядерной батарейки, которая работает при помощи бета-распада никеля-63. Студентка из МФТИ Екатерина Вахницкая разработала вечную батарейку для кардиостимуляторов. Физики из Университета Бристоля предложили концепцию «вечной» батареи на основе алмаза из радиоактивного изотопа — углерода-14. В Китае изобретели ядерную батарейку со сроком работы до 50 лет.
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? Рассказываем о "вечных" технологиях. Поскольку бесконечный аккумулятор самозаряжается, любой избыточный заряд хранится во вторичных запоминающих устройствах, таких как конденсаторы. В компании NDB (разработчик батарейки) утверждают, что продукт позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от смартфона до небольшой баллистической ракеты.
В России создали прототип ядерной батарейки
Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров. Кстати, по подсчётам зарубежных учёных, можно будет изготавливать «алмазные» батарейки, период разряда которых составит 7000 лет! Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет.
Ядерные батареи будущего
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.
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.
Подобный источник питания идеально подойдет датчикам в автоматических системах управления и контроля, в том числе для бесперебойного мониторинга нефте и газопроводов в труднодоступных регионах Сибири, Дальнего Востока и Арктики. Датчики с "вечной" батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку используемый в батарейке изотоп - карбид кремния - выдерживает температуру до 350 градусов. К примеру, речь об оборудовании, которое может работать в жерле вулкана или в условиях лесного пожара.
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. Сердечник будет «фонить» пару-тройку десятков тысяч лет, поэтому батарейка проработает намного дольше, чем гаджет, куда ее поставят.
Алмазы на кухне. Челябинец изобрел вечную батарейку для смартфона
изобретение, родственное скатерти-самобранке и ковру-самолёту. Устройство размерами 15х15х5 миллиметров (меньше рублевой монеты) способно в течение 50 лет выдавать напряжение три вольта — вдвое больше, чем стандартная пальчиковая батарейка. 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.
«Вечная» батарейка на радиоактивных элементах
Как заверил Нима Голшарифи, созданным компанией источникам энергии можно придавать практически любую форму, другими словами, их можно выпускать в виде привычных многим батареек различных форматов — АА, 18650, CR2032 и др. Батарейка Nano Diamond Battery может работать тысячелетиями Конструкция бета-гальванической батареи состоит в первую очередь из радиоактивного сердечника, который выступает в качестве источника изотопов. Нима Голшарифи подчеркнул, что сердечник изготавливается из небольшого количества переработанных ядерных отходов. Для того чтобы сделать батареи безвредными для людей и окружающей среды, специалисты Nano Diamond Battery покрыли «фонящий» сердечник специальными нерадиоактивными синтетическими алмазами, выращенными в лабораторных условиях. Это очень дешевые в производстве аналоги обычных алмазов. Изотопы радиоактивного элемента в процессе так называемого «неупругого рассеяния» взаимодействуют с алмазным покрытием, и в итоге энергия бета-излучения преобразуется в электрический ток. Для чего нужна «вечная» батарея Столь значительный период работы батарей разработчики объяснили тем, что используемое в качестве сердечника вещество может оставаться радиоактивным сотни и тысячи лет. Они отметили также, что такие батареи могут вырабатывать чрезмерно большое количество энергии, которую они предлагают хранить в дополнительной «буферной» емкости.
Углеродные волокна В 2021 году группа ученых из технологического университета Чалмерса в Швеции представила аккумулятор для автомобиля из углеродного волокна. Пластина аккумулятора из углеродного волокна Фото: Advanced Energy and Sustainability Research Батарея из углеродного волокна в виде крышки багажника Фото: Advanced Energy and Sustainability Research В будущем такие аккумуляторы из композитных материалов можно будет использовать как в автомобилях, так и в самолетах, чтобы сделать их легче и экологичнее. Пока ведутся испытания прототипов разных форм-факторов. Без кобальта В конце 2019 года IBM представила образец аккумулятора без никеля и кобальта, из материалов, которые могут быть получены из морской воды. Он включает комбинацию катодного материала без тяжелых металлов и безопасного жидкого электролита с высокой температурой горения. Специалисты уже подсчитали, что эти материалы могут сделать аккумуляторы дешевле существующих литий-ионных и при этом будут иметь более высокие характеристики скорости зарядки и энергетической плотности, а также будут менее огнеопасными. Авторы разработки считают, что у нее есть потенциал для внедрения в отрасль электромобилей. Кроме того, тесты показали, что батарея способна прослужить достаточно долго, чтобы ее можно было использовать в интеллектуальных электросетях и новой энергетической инфраструктуре. Для будущего производства аккумуляторов IBM уже заключила коммерческое соглашение с Mercedes-Benz, поставщиком электролита Central Glass и производителем батарей Sidus. Полимеры В 2017 году стартап Ionic Materials презентовал полимерный аккумулятор, который в перспективе сможет заменить литий-ионные. 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.
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. Они не требуют промежуточного превращения ионизирующего излучения в тепло. Вместо этого в устройствах возникают пары электрон-дырка при взаимодействии с электронами, выброшенными ядрами при бета-распаде. Эти пары напрямую и конвертируются в электрический ток. Как правило, для бета-вольтаических элементов используется тритий. Авторы новой идеи предложили использовать вместо него другие компоненты отходов, традиционно подлежащие утилизации, — графитовые стержни. При работе ядерного реактора графитовые стержни опускают в активную зону для того, чтобы замедлить скорость ядерной реакции. Они способны эффективно поглощать нейтроны, выбрасываемые ядрами урана в ходе деления.
Кислородно-ионные аккумуляторы тоже подвержены проблеме деградации из-за перезарядных циклов, однако их химический состав позволяет с помощью специальной процедуры проводить регенерацию, возвращая им прежнюю ёмкость. Ещё одно преимущество этого изобретения — такие аккумуляторы можно производить без использования редкоземельных материалов, то есть они более экологичные и экономичные. Впрочем, у этого изобретения есть и недостатки. Поскольку используется кислород, который гораздо менее плотный, чем металлы, аккумулятор получается лёгким, но габаритным.
В России изобретены «вечные» батарейки
Потенциальной заменой литий-ионных аккумуляторов могут также стать магниевые батареи. Они требуют в два раза меньше объема при той же плотности заряда, чем литиевые, а также менее пожароопасны при деградации. Еще один возможный вариант — натриево-ионные батареи. Они рассматриваются как более дешевая и безопасная альтернатива литиевым и подходят для хранения энергии, так как лучше работают при очень высоких и низких температурах. Компания надеется предоставить первые образцы клиентам в следующем году и запустить полномасштабное производство к концу десятилетия. Первая натрий-ионная батарея, 2015 годИсточник: Spectrum Новые технологии производства аккумуляторов дойдут до мобильных устройств, как только их «обкатают» на электромобилях — тогда нам не придется читать инструкции о безопасной зарядке смартфонов.
Мощность тестовой версии, испытания которой уже начались, составляет всего 100 микроватт, но в компании заявляют о планах уже в следующем году создать батарейку такой же конструкции мощностью один ватт. По мнению разработчиков, такие элементы питания помогут помочь обеспечить бесперебойную работу смартфонов, приборов аэрокосмической промышленности, медицинского оборудования, имплантов, роботов, микропроцессоров. Ее радиоактивная начинка со временем превратится в стабильный изотоп меди, утверждают разработчики.
Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет Самара , 5 октября, 2016, 11:51 — ИА Регнум. Областью применения «вечных» батареек в первую очередь являются «технологии будущего». Didgeman Батарейки Технология создания батарейки будущего со сроком службы более 100 лет базируется на идее преобразования излучаемой энергии радиоактивного источника в электроэнергию. Радиоактивный изотоп испускает поток электронов, а они генерируют электрическую энергию. Над созданием источников питания, которые могли бы работать за счет энергии радиоизотопов, сейчас трудятся ученые по всему миру. Преимущество разработок ученых Самарского университета заключается в том, что создаваемый на основе их технологии продукт будет отличаться экологичностью, дешевизной и длительным периодом эксплуатации. Эти преимущества обеспечиваются, во-первых, за счет применения в новой батарейке углерода-14 в качестве радиоактивного источника. Период полураспада этого элемента составляет 5700 лет и при этом, в отличие, например, от Ni-63, углерод-14 нетоксичен и отличается низкой стоимостью.
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!
Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии
Китайский стартап Betavolt представил новую «вечную» батарею, которая может генерировать электроэнергию в течение 50 лет. Батарейку со сроком службы в 28000 лет разработали российские ученые. Студентка из МФТИ Екатерина Вахницкая разработала вечную батарейку для кардиостимуляторов.