Российские физики создали материал для "вечной" космической батарейки читайте также. Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров. Принцип атомной батарейки в том, что радиоактивный изотоп, распадаясь, излучает тепло и разогревает капсулу, в которой он находится, до полутора тысяч градусов. Изготовил из платины и золота электроды, получив таким образом пару примитивных батареек, которые соединил последовательно, создав цепь напряжением между ними 1 В.
Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки
В этой статье расскажем, что придет на замену привычным аккумуляторам. — Дело в том, что все эти устройства работают от аккумуляторов, — говорит один из авторов разработки — заместитель начальника отдела биотехнологий и биоэнергетики Павел Готовцев. Батарейка на изотопах плутония, прототип которой создан в НИЯУ МИФИ по заказу Госкорпорации «Росатом», способна работать без подзарядки несколько десятилетий. ТОПАЗ — вечная батарейка.
Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии
Поскольку бесконечный аккумулятор самозаряжается, любой избыточный заряд хранится во вторичных запоминающих устройствах, таких как конденсаторы. Батарейка, которая проработает в 14 раз больше, чем прошло лет с начала нашей эры. /. 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.
Физики придумали «вечную» батарейку на основе алмаза
Он добывает электричество из глюкозы, содержащейся в крови. В перспективе устройство поможет пациентам, которым имплантирован кардиостимулятор, нейростимулятор или инфузионная помпа. Новый источник энергии должен генерировать электричество внутри человека. По замыслу это даст возможность пожизненной имплантации устройства.
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.
Российская разработка в этом смысле почти идеальна — небольшой размер, отсутствие потерь энергии и высокий КПД. Её стоимость может оказаться в десятки раз ниже, чем зарубежных аналогов Константин Ян Научный сотрудник факультета физики Сямэньского университета в Китае Кто первый взял, того и тапки С точки зрения перспектив эксперты ожидают первого технологического "взрыва" на рынке мобильной электроники. Ноутбуки, смартфоны, смарт-часы, фитнес-трекеры и вообще любое устройство "интернета вещей" может быть оснащено как упрощённой версией атомной батарейки, так и "топовой" конфигурацией с повышенной выработкой электроэнергии. Средняя цена "простой" версии на будущее — примерно 100 долларов. Цена за атомную батарейку верхнего уровня — около одной тысячи долларов США. Неуловимый русский "Посейдон". Почему США так боятся ядерного удара из глубин Кроме электроники такие источники питания могут служить отличным средством для зарядки аккумуляторов в электрических автомобилях. Пока не известно, купит ли себе патент на производство атомных батареек Илон Маск, но перспектива использования в транспорте сумасшедшая. По сути, владелец электрической машины больше не будет "привязан" к зарядной станции, а литийионный аккумулятор с атомной батарейкой внутри и генератором будет заряжаться практически сразу, как возникнет такая необходимость. В результате может получиться электромобиль с неограниченным запасом хода. Эксперты в области энергетики отмечают, что после начала производства таких батареек мир может вступить в новую энергетическую гонку, по сравнению с которой гонка вооружений может оказаться детской шалостью. Её суть будет заключаться в том, что атомная энергия в привычных объёмах понадобится только для гражданских объектов, в то время как вся промышленность может быть переведена на автономное энергоснабжение. Однако директор завода по производству автомобильных комплектующих Евгений Чистяков отметил, что экономика такого энергоснабжения ещё не посчитана. То, что атомная батарейка с большим энерговыходом будет востребована, — ясно уже сейчас. Весь вопрос в том, сколько будет стоить готовая технология.
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. Исследовательские институты в США и Европе также работают над разработкой компактных радиоизотопных генераторов.
В России изобретены «вечные» батарейки
Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами. Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. Батарейка на изотопах плутония, прототип которой создан в НИЯУ МИФИ по заказу Госкорпорации «Росатом», способна работать без подзарядки несколько десятилетий.
Алмазы на кухне. Челябинец изобрел вечную батарейку для смартфона
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.
Для сравнения: КПД конкурирующих батарей колеблется в районе 15 процентов. С американской атомной батарейкой всё почти идеально — она не превышает в размерах обычный микрочип, не требует обслуживания и позволяет обеспечить значительным количеством электроэнергии целую серверную крупного предприятия. Единственный недостаток американского устройства — быстрый выход из строя. Научный сотрудник факультета физики Сямэньского университета в Китае Константин Ян отметил, что этот ресурс может вырабатываться за несколько лет. Заявляемый ресурс — почти 30 тыс. Это очень много, но с учётом отсутствия буферных зон — конденсаторов или литийионных аккумуляторов, большая часть электроэнергии будет просто уходить в никуда. Суть в том, что пока не будет придумано хранилище для излишков энергии, смысла в таких батарейках нет.
Подложкой радиоактивного элемента будет выступать разработанная карбидокремневая структура. Ее использования также способствует удешевлению конечного продукта. Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. По задумке они отлично подойдут для различных датчиков в труднодоступных районах и в Арктике.
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.
Компания видит практически неограниченное количество приложений NDB.
В перспективе это упростит имплантацию устройства. Катодом выступает обычный металлический стент, который широко используют в сосудистой хирургии.
Устанавливать биогенератор в человеческий организм будут с помощью стентирования. Впрочем, о том, когда это произойдёт, говорить пока рано.
Ядерные батареи будущего
В настоящий момент разработка переводится на коммерческую основу. Первые батареи такого типа начнут продаваться в конце этого года. Подписывайтесь на наш канал в Яндекс. Дзен Автор.
При нагревании солнцем вода в трубках будет испаряться, а пар будет входить в турбину и одновременно закачиваться под землю, разогревая осадочную породу. Ночью вода под землей будет испаряться уже под воздействием разогретой породы. Получаемый пар используют для выработки электроэнергии.
Эту жидкость поместят в баки с теплоизоляцией и низким давлением. Нагревание вернет воздух в газообразное состояние, а газ приведет в действие турбины генераторов, которые будут вырабатывать электричество. Схема работы CRYOBattery В мае 2021 года международная группа ученых представила новые ультратонкие металлические электроды из золота, которые можно будет применять для разработки прозрачных солнечных панелей.
Потенциально такие панели можно будет встраивать в окна домов и офисов, чтобы аккумулировать энергию. Гравитация и другие необычные решения Шотландский стартап Gravitricity в 2021 году объявил о начале пилотного проекта гравитационного накопителя энергии в Эдинбурге, крупнейшем закрытом глубоководном порту. Демонстрационный образец накопителя энергии Gravitricity мощностью 250 кВт Фото: gravitricity.
Масса грузов при этом может варьироваться от 500 т до 5 тыс. При спуске груза будет происходить выработка электроэнергии. Она будет возвращаться в сеть в моменты пикового потребления.
Приводом лебедки груза будет служить электрическая машина, способная поглощать или вырабатывать электрическую энергию при подъеме или опускании груза. Такая система позволит обеспечить 4 МВт мощности и может проработать 50 лет без потери производительности. Gravitricity собирается внедрять свою технологию в вышедших из эксплуатации шахтах по всему миру.
А ученые Массачусетского технологического института разработали батарею, которая будет питаться углекислым газом из любого источника. Она может поглощать потоки как из выхлопной трубы автомобиля, так и собирать углекислый газ из атмосферы. Батарея состоит из ряда последовательных камер, в которых находятся электрохимические ячейки, пропускающие поток.
Когда она заряжается, на поверхности электродов протекает электрохимическая реакция, а затем батарее требуется разрядка для очистки электродов.
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. 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.
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.
Такой элемент питания состоит из двух частей: полупроводников — преобразователей энергии и радиоактивного элемента-излучателя. Исследователи разработали особую конструкцию микроканальную 3D-структуру атомной батареи, в которой расположение радиоактивного элемента изотопа никеля предотвращает потерю мощности, вызываемую обратным током. В числе прочих преимуществ разработчики отмечают упрощение технологии изготовления атомной батареи, что вдвое удешевляет её производство.
В России создали прототип ядерной батарейки
Как утверждают ученые, они могут работать без подзарядки в течение нескольких лет. В основе системы данной батарейки лежит бета-распад никеля-63. То есть, в ней увеличен токовый сигнал, потому что регенерация вторичных электронов происходит внутри наноструктурированных пленок никеля.
Ведь аккумулятор — это почти всегда самая тяжелая деталь в техническом устройстве. Однако сейчас ученые еще дорабатывают конструкции аккумуляторов нового типа и технологии их изготовления, чтобы повысить рабочие характеристики и безопасность при эксплуатации. Ожидается, что с новым аккумулятором смартфон даже при условии его многочасового ежедневного использования можно будет заряжать всего раз в неделю.
При этом служить гаджет будет гораздо дольше. Поскольку «вечный» аккумулятор не изнашивается так быстро, ему ведь нужно реже питаться. Но и это еще не все! Сегодня аккумулятор электрокара весит десятки килограмм.
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. Представители «Электросервиса» сообщают также, что в ходе испытаний была подтверждена бесперебойная работа и автономность источника питания в сложных климатических условиях: при крайне низких температурах, в условиях повышенной влажности, высокого и низкого давления.
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. Исследовательские институты в США и Европе также работают над разработкой компактных радиоизотопных генераторов. Николай С.
ТОПАЗ — вечная батарейка. Как это работает?
| Практически вечные: Китай запустит производство батареек, работающих полвека | Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. |
| От смартфона до ракеты. Учёные создали "вечную" атомную батарейку | изобретение, родственное скатерти-самобранке и ковру-самолёту. |
| «Вечная» батарейка на радиоактивных элементах | В Китае намерены начать массовое производство «вечных» ядерных батареек для мобильного телефона. |
| В Китае создали ядерную батарейку, способную проработать 50 лет | 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. |
| Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии | «Вечный» ресурс работы аккумулятора объяснили тем, что радиоактивное вещество внутри сердечника способно сохранять активность на протяжении тысячи лет. |
Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет
| Автономный источник питания "Этак" | Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. |
| Появился проект вечной квантовой батарейки | В этой статье расскажем, что придет на замену привычным аккумуляторам. |