Не вечная батарейка, наверное, а то сразу захочется и вечного двигателя! Основная особенность батарейки заключается в оригинальной микроканальной 3D – структуре, а если точнее, то главную роль в ней играет никелевой бетавольтаический элемент. Новая технология позволяет создать батарейку со сроком службы более 100 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.
Стартап NDB сообщает о прорыве в области бесконечных батарей
При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору. Учитывая, что батарейка которая указана в новости будет в продаже только в конце этого года, скорее у вас была другая батарейка, и может не ядерная, хз. Потом их стали внедрять в электромобилях, а в перспективе «водородные батарейки» попросту вытеснят все остальные даже в быту. В Циндао придумали вечный водный аккумулятор. «Помещая радиоактивный материал внутрь алмаза, мы превращаем проблему ядерных отходов в батарейку для длительной выработки чистой энергии», — заявил Скотт. Поскольку «вечный» аккумулятор не изнашивается так быстро, ему ведь нужно реже питаться.
Ученые представили «вечную» батарейку, работающую на радиоактивных элементах
Этот способ отличается от того, что применяется в ядерных реакторах. Представители компании заявляют, что «вечная» батарея следующего поколения уже проходит стадию пилотных испытаний и в конечном итоге будет серийно производиться для коммерческих приложений, таких как смартфоны и дроны. Батарея выдает мощность 100 микроватт Компания Betavolt заявила, что ее первая ядерная батарея может выдавать мощность 100 микроватт мкВт и напряжение 3 вольта при размере 15x15x5 кубических миллиметров, однако к 2025 году она планирует выпустить батарею мощностью 1 Вт. Компактный размер позволяет использовать сразу несколько ядерных батарей для производства большего количества энергии При этом смартфоны, в которых используется даже один миниатюрный радиоизотопный генератор, никогда не нужно будет заряжать, а дроны смогут летать без подзарядки в течение всего срока эксплуатации.
Как утверждают в стартапе, многослойная конструкция батареи позволяет избежать возгорания или взрыва из-за внешнего воздействия. Она также способна работать при температуре от минус 60 до плюс 120 градусов Цельсия. Фото: Betavolt Фото: Betavolt Также в компании заявили, что атомная батарея абсолютно безопасна для здоровья человека и окружающей среды, не генерирует ионизирующего излучения и пригодна для использования в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы и искусственные сердца.
Заявлено, что батарея может храниться 50 лет без подзарядки и иного обслуживания. Пока не ясно, какими испытаниями этот срок установлен, но он заявлен производителем в анонсе [6]. Также непонятно, нужны ли батареи со столь длительным сроком эксплуатации в смартфонах: нередко пользователи меняют устройства на более новые и функциональные каждые 1—2 года.
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.
По словам профессора университета Тома Скотта, новое устройство не имеет движущихся частей, не дает выбросов и не требует обслуживания. Команда продемонстрировала прототип «алмазной батареи» с использованием никеля-63 в качестве источника излучения. В настоящее время ученые работают над серьезным повышением эффективности работы за счет использования углерода-14, который присутствует в графитовых блоках на атомных электростанциях.
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.
У таких батарей низкий КПД на уровне единиц процентов, но работать они могут десятилетиями, поэтому, например, нашли применение в качестве бортовых систем питания межпланетных станций, которые направляются вглубь Солнечной системы. Пригодные для использования в массовой электронике портативные прототипы атомных бета-гальванических батарей безуспешно пытаются создать в США, России и не только. Они безопасны, но достаточной для работы тех же смартфонов мощности ещё никто из разработчиков не выжал. Китайская Betavolt тоже этого не сделала и обещает революцию завтра, а не сегодня. Хотелось бы в это верить. В основе атомной батарейки Betavolt используется изотоп никель-63 и алмазные полупроводники.
Российские ученые создали батарейку из плутония, которая может работать вечно
Об этом сообщает Applied Physics Letters. Эти батарейки представляют собой источник тока, который преобразовывает электричество из энергии радиоактивного распада метастабильных ядер. Как утверждают ученые, они могут работать без подзарядки в течение нескольких лет.
А дома с такими источниками энергии можно будет вовсе не подключать к энергосетям, они будут полностью автономны. Такой мир рисуют представители NDB. 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, как показывают расчеты NDB, то этого хватит, чтобы сменить с ним десятка два машин двум поколениям одной семьи. Насколько это все реалистично? Компания провела проверку концепции в Ливерморской национальной лаборатории и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Следующий шаг — это создание первого рабочего прототипа. Он должен появиться до конца этого года. Ожидается, что коммерческая версия батареи с низким энергопотреблением выйдет на рынок менее чем через два года, а версия с высокой мощностью появится через пять лет.
В бытовых условиях такие источники питания могут использоваться от «умных» автомобилей, до беспилотных устройств, одним словом, для тех технологий, которые как раз сейчас переживают «бум» своего развития. Кроме того, такие батарейки подойдут и для домашних и больничных медицинских приборов, в частности для кардиостимуляторов. По словам разработчиков, исследования длились около 15 лет, а опытный образец обещают создать, примерно, через месяц. С уважением,.
По их заявлению, использование таких батарей, к примеру, электромобилях намного более эффективно в сравнении с литиевыми. При тех же габаритах они смогут нести в себе большее количество энергии , а использование дешевого искусственного алмаза вместо дорогого лития позволит снизить итоговую стоимость электрокаров. Тем временем в России Отечественные специалисты тоже смотрят в сторону атомных портативных элементов питания.
Срок службы такой батарейки — 20 лет. Цифровизация Особенность трехмерной структуры батарейки заключается в том, что радиоактивный элемент наносится с двух сторон так называемого планарного p-n перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, который «крадет» мощность батареи. Особая микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз, что в результате дает общее увеличение тока. Батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных или совсем не доступных местах: в космосе , под водой, в высокогорных районах.
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
Вечная батарейка для кардиостимуляторов будет работать на глюкозе. Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет. Новая технология позволяет создать батарейку со сроком службы более 100 лет.
Технотренды 2024: привычным литиевым аккумуляторам приходит конец
А сколько процентов емкости потеряет эта "вечная" батарейка после хотя бы пробега? Атомные батарейки на плутонии-238, которого потратили 96 граммов, установили в навигационные спутники военных Transit 4A и 4B. Новости 26 октября 2019. Появился проект вечной квантовой батарейки. Украдено в России: китайцы создали «вечную батарейку» для электромобилей Главная беда любой электрической легковушки — необходимость постоянно подзаряжать ее аккумуляторы. Батарейка на изотопах плутония, прототип которой создан в НИЯУ МИФИ по заказу Госкорпорации «Росатом», способна работать без подзарядки несколько десятилетий.
Российские ученые изобрели «вечную» батарейку
Betavolt заявила, что батарея уже находится на стадии пилотного тестирования и в конечном итоге будет массово производиться для коммерческих устройств, таких как телефоны и дроны. Батарея работает, преобразуя энергию, выделяемую при распаде изотопов, в электричество. Первая ядерная батарея Betavolt может обеспечивать мощность 100 микроватт и напряжение 3 В, при размерах 15 x 15 x 5 кубических миллиметров.
Об этом сообщил ТГ-канал «Спецоперация Z». Отметим, что эта микро-батарея может использоваться во всех имплантируемых медицинских устройствах. Подписывайтесь на нашу страницу новостей "Независимый Красноярск" в telegram.
Этот срок сопоставим с временм существования современной человеческой цивилизации.
Очевидные приложения — маломощные электрические устройства, где требуется длительный срок службы источника энергии. Это — кардиостимуляторы, спутники, высотные беспилотные летательные аппараты или даже космические корабли», — считают ученые. Напомним , что новосибирским ученым, которые почти год занимались разработкой технологии для получения искусственной кожи из фрагментов человеческой, удалось достичь успеха. Теперь клетки покрова тела выращиваются в пробирке за две недели.
Подписывайтесь на наш youtube канал! 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.