В одном грамме созданной ими батарейки запасено около 3300 милливатт-часов, что является лучшим результатом среди «ядерных батареек» на основе. Выставка «Вечная батарейка» о современном мире, переживающем пандемию, открылась в Электромузее на Ростокинской улице. Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами. Датчики с «вечной» батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку карбид кремния выдерживает температуру до 350 градусов.
Вечные батарейки: новые изобретения ученых из Поднебесной очистят планету
Между тем разработчики утверждают, что она совершенно безвредна и безопасна. Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров: — Будет дорогой однозначно. Изотоп никеля-63 получают из никеля-62, это один из природных изотопов никеля, но, чтобы этот никель-63 был чистым, нужно из природной смеси изотопов никеля выделить именно никель-62, для массового потребления это будет недешево. Так как энергия этих электронов не очень большая, то и проникающая способность у них невелика, то есть все, что вылетает из никеля-63, за стенки батарейки не вылетает. С этой точки зрения можно сказать, что такие батареи относительно безопасны для человека. Относительно — потому, что, если ее не вскрывать, она безопасна. Такие разработки, так называемые бетавольтаические источники, во всем мире, в том числе в России, ведутся, китайская компания, видимо, решила сделать из этого массовый продукт.
Отметим, что эта микро-батарея может использоваться во всех имплантируемых медицинских устройствах. Подписывайтесь на нашу страницу новостей "Независимый Красноярск" в telegram. Мы в популярных социальных сетях Загрузка.
Пока такие электрические батареи работают в условиях очень малой мощности, но перспективы для совершенствования изделий и технологии огромны.
К слову, все достойные внимания разработчики РЭА в мире конкурируют за создание микроконтроллеров конфигурации RISC-V со сверхнизким энергопотреблением, работающих исключительно за счёт сбора энергии из внешней среды: преобразования энергии тепла, света, радиоволн, химической среды и даже продуктов потовых желёз человека и животных. Да, пока такие источники автономного «самопитания» обладают чрезвычайно малой мощностью, но они уже существуют и применяются, в частности, при взаимодействии с имплантатом в устройствах медицинской микроэлектроники. Иногда батарея, аккумулятор или даже ионистор в качестве элемента питания действительно не подходят, если вы проектируете устройство сверхнизкого энергопотребления. В этой связи рассмотрение технологий создания электрических батарей на основе изотопов с ядерным принципом действия представляется весьма актуальным.
Используется 32-битное ядро RISC-V, специально разработанное для обеспечения супернизкого энергопотребления и встроенной функцией сбора энергии. Среди преимуществ масштабируемая, настраиваемая память с низким энергопотреблением, беспроводной интерфейс с поддержкой Bluetooth Low Energy и радиоканал в формате IEEE802. Уже несколько лет доступны саморастворяющиеся имплантаты и даже водорастворимые в горячей воде печатные платы, что удобно для безопасной и полной переработки. На фоне этих инноваций прототип радиоизотопной батареи малой и средней мощности на основе бета-распада никеля-63, плутония-238 и других изотопов , а также параллельные разработки по созданию ядерной электрической батареи в КНР представляют огромный интерес.
Выбор радиоизотопа и схемы преобразования Области применения ядерных батарей разнообразны: они незаменимы на территориях, удалённых от инфраструктуры, к примеру, в Арктике, на больших глубинах, на газо- и нефтепроводах большой протяжённости, в космосе, в устройствах, обеспечивающих специальную связь, и в медицине: везде, где требуется длительный мониторинг без возможности подзарядки или замены источников энергии. Для изотопных источников применительно к кардиостимуляторам или датчикам артериального давления, электронным анализаторам крови подходят только плутоний-238 и никель-63. Требование безопасного радиоизотопа сужает возможности, поскольку радионуклиды при распаде должны распадаться либо переходить в состояние дочернего ядра. Кроме выбора радионуклида принципиально важным при разработке радиоизотопных источников энергии является выбор схемы преобразователя энергии ядерного распада в электрический ток.
На практике преобразование осуществляется по непрямому ступенчатому принципу: кинетическая и кулоновская энергия альфа- и бета-частиц сначала превращаются в тепловую, химическую, механическую, световую и другие виды энергии, а затем — в электрическую. Концепция оригинальной физической системы на основе 63Ni предложена группой учёных из Института «ЛаПлаза» под руководством Петра Борисюка [7]. Если обеспечить условия эффективной генерации вторичных электронов непосредственно внутри наноструктурированных плёнок никеля и значительно увеличить токовый сигнал, вызванный каскадом многократных неупругих соударений бета-частиц, на выходе экспериментальной реализации получают относительно простую систему, но довольно результативную с точки зрения состава плотно упакованных нанокластеров никеля с градиентным распределением наночастиц по размеру, осаждённых на поверхности широкополосного диэлектрика — оксида кремния [7]. Вследствие размерной зависимости энергии Ферми наличие пространственно-неоднородного распределения металлических наночастиц по размерам приводит к пространственному перераспределению заряда в электропроводящей системе соприкасающихся друг с другом металлических наночастиц.
Их средний размер изменяется в выделенном направлении, что приводит к возникновению разности потенциалов на полярных выходах напряжению. Объяснением этого эффекта с помощью знаний физики ядерной реакции является демонстрация формирования нанокластерных плёнок никеля-63 с градиентным распределением наночастиц. В процессе реакции достигают двух эффектов. Во-первых, формируются покрытия с фиксированной разностью потенциалов определяется разницей размеров наночастиц в выделенном направлении ; во-вторых, происходит преобразование энергии бета-распада 63Ni в ток электронов электрический ток без использования дополнительных сложных для реализации полупроводниковых систем.
Исследование электрофизических свойств формируемой нанокластерной плёнки никеля и подбор оптимальных параметров эксперимента для создания эффективного преобразователя энергии бета-распада 63Ni в электричество впервые были опубликованы в журнале Applied Physics Letters коллективом авторов [7]. Поскольку наноструктурированные плёнки могут использоваться в качестве селективного фотоэмиттера — системы с перераспределённым спектром излучения в заданном спектральном диапазоне, процесс окисления плёнки приводил к образованию оксидной оболочки поверх металлического ядра нанокластера. Затем происходило формирование совокупности металлических нанокластеров с их пространственным распределением по размерам, но в одном слое оболочке оксида. Относительно малые размеры нанокластеров 2—15 нм способствуют проявлению квантовых свойств полупроводниковых материалов с широким разбросом значений ширины запрещённой зоны, а это обеспечивает возможность эмиссии фотонов заданной длины волны при нагреве и, следовательно, обеспечивает возможность коррекции спектра излучения под определённый диапазон длин волн.
Это важное отличие перспективного открытия в разработке отечественных ученых, поэтому энергоэффективность и энергосбережение современных тепловых источников электроэнергии может выйти на новый уровень. Понимая конкурентное значение технологии, подобными исследованиями занимаются во всём мире. Китайские успехи Китайский стартап Betavolt из Пекина представил первую в мире миниатюрную аккумуляторную батарею с ядерной начинкой: модель BV-100. Первенство объясняют тем, что это первый случай, когда атомная энергия реализована в столь миниатюрной модели.
Отсюда и название батареи — «ядерная». Миниатюризация — основной отличительный признак инновации. Батареи можно подключать параллельно и последовательно, создавая модули в электрической цепи для увеличения мощности источника питания и суммарного напряжения. Заявленная мощность одной батареи с изотопом никель-63 и алмазными полупроводниками сравнима с источником автономного питания в 100 мкВт, а напряжение составляет 3 В постоянного тока [6].
Размеры батареи меньше средней монеты. На рис. Принцип работы батареи основан на преобразовании энергии, выделяемой при распаде изотопов, в электрический ток. Соответственно, речь идёт об источнике энергии, у которого понятие саморазряда отсутствует вообще, а рабочий процесс начинается только после подключения в электрическую цепь при подключении к контактам батареи устройств нагрузки.
Изотопы никеля — разновидности химического элемента никеля, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы никеля с массовыми числами от 48 до 80 количество протонов 28, нейтронов от 20 до 52 и 8 ядерных изомеров. Среди искусственных изотопов самые долгоживущие — 59Ni период полураспада 76 тыс.
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. Биотопливные генераторы, работающие на глюкозе, исследуются в десятках лабораторий по всему миру, хотя до внедрения дело пока не дошло.
Альтернативная энергетика
- Невероятно, но в России создана «Вечная батарейка»!
- Представлена «вечная» ядерная батарейка - Академия Selectel
- Что дальше?
- Комментарии
Стартап NDB сообщает о прорыве в области бесконечных батарей
Начнем с того, что ее корпус сделан из необычного материала — синтетических наноалмазов. Внутрь корпуса помещен радиоактивный сердечник, изготовленный из переработанных ядерных отходов, — углерода-14. Этот изотоп применяется в ядерной медицине, с его помощью диагностируют заболевания желудочно-кишечного тракта. Ядерные реакторы, использующие воду в активной зоне, также являются источником углерода-14. Дальше процитируем пресс-релиз: "Радиоизотопы выделяют большое количество тепла. Благодаря неупругому рассеянию, возникающему из-за присутствия монокристаллического алмаза, конструкция предотвращает самопоглощение тепла радиоизотопом и обеспечивает быстрое преобразование в электроэнергию". Фото: Nano Diamond Battery Тесты, проведенные в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, подтвердили, что атомная батарейка безопасна для человека и окружающей среды: радиационный фон вокруг нее остается в норме. А алмазная оболочка выполняет дополнительную функцию — защищает устройство от возможных повреждений.
Топливом служат ядерные переработанные отходы углерода-14 — изотопа, применяемого, например, в диагностике некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта.
Хранение такие отходов — опасное, дорогостоящее и трудное. Разработанная батарея на углероде-14 решает проблему недолговечности обычных элементов питания и переработки радиоактивных отходов. Разработчики также отмечают, что новые батарейки безопасны для человека и окружающей среды, что подтвердилось в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Наша разработка полностью заряжала бы вашу батарею с нуля пять раз в час.
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. После распада 63 изотопа превращаются в стабильный изотоп меди, который нерадиоактивен и не представляет никакой угрозы. США и Европа также работают над созданием миниатюрных ядерных батарей Ядерные батареи или радиоизотопные генераторы — это устройство, в которых энергия распада радиоактивного изотопа преобразуется в электрическую энергию. 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.
В России создали прототип ядерной батарейки Общество 5 февраля 2023 16:53 Данная разработка позволит не заряжать такие батарейки в течение нескольких лет. Источник картинки: canva. Об этом сообщает Applied Physics Letters.
Советско-российские разработки. Вечная батарейка
Весь смысл такого источника питания заключается в том, чтобы преобразовать радиоактивную энергию в электрическую. И хотя такие прототипы уже разрабатывали ученые других стран, но отечественная детище обещает стать более дешевым, экологичным и обладать большим сроком использования. Подложкой радиоактивного элемента будет выступать разработанная карбидокремневая структура. Ее использования также способствует удешевлению конечного продукта.
Ранее они использовались также в военных и аэрокосмических целях, но были намного больше по размеру. Для новой батареи специалисты смогли создать жидкий, а не твердый наполнитель для получения электронов и сверхвысоких энергий. А потому она меньше своих предшественников.
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. Разработка устойчива к низким температурам и, по словам разработчиков, спокойно выдержит высокую температуру вплоть до 350 градусов. 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.
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. После распада 63 изотопа превращаются в стабильный изотоп меди, который нерадиоактивен и не представляет никакой угрозы.
США и Европа также работают над созданием миниатюрных ядерных батарей Ядерные батареи или радиоизотопные генераторы — это устройство, в которых энергия распада радиоактивного изотопа преобразуется в электрическую энергию. 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.
Представлена «вечная» ядерная батарейка
Как утверждают создатели, их батарейка, если её сравнить с подобными, даёт возможность в три раза сделать меньше величину элемента, в разы повысить удельную мощность и в 2 раза уменьшить её создание. Из-за микроканальной структуры увеличивается эффективная площадь преобразования бета-лучей в 14 раз. Что в дальнейшем даст возможность опять понизить производство источника где-то в 2 раза из-за того, что рационально будет расходоваться дорогостоящий радиоизотоп, — сообщил один из её создателей доцент Сергей Леготин НИТУ «МИСиС». Данная батарейка может функционировать до 20 лет. При этом, батарейку можно применить в нескольких высокофункциональных системах: она может быть применена как аварийный источник питания и температурный датчик в приборах, которые применяют, когда наступают экстремальные температуры или она может быть применена в отдалённых или недосягаемых местах. К примеру: — в космическом пространстве, в подводной среде или высоко в горах.
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.
Выбор алмазов связан с тем, что они способны эффективно преобразовывать ионизирующее излучение в заряд. Благодаря этому их даже предлагают использовать в качестве высокопроизводительных детекторов радиации. Для того чтобы обезопасить бета-вольтаический элемент, физики предлагают покрыть алмаз, обогащенный углеродом-14, обычным, нерадиоактивным алмазом. Это позволит сдержать большую часть излучения. Период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет — хотя изотоп не обладает высокой активностью, элемент на его основе сможет проработать тысячи лет. Ранее аналогичные системы были предложены на основе в тысячу раз более активного изотопа: никеля-63. Его период полураспада равен 100 годам. Удельная мощность элемента, разработанного в марте этого года в МИСиС, составляла порядка 10-100 нановатт на кубический сантиметр. О своих планах по созданию электрогенератора на основе углерода-14 заявляли физики из Самарского университета, отмечая, что мощности элемента может хватить для питания маломощных датчиков. Вместо алмаза ученые предлагали использовать карбид кремния.
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. Инвертор Tesla Фото: electrek. Система объединит солнечные тепловые коллекторы с параболическими зеркалами фокусируют лучи в одной точке , подземное хранилище тепла в осадочных породах образуются при низких температурах и давлении и электрогенерирующее оборудование на пару в виде трубок и турбины. 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.
Изобретена "вечная" батарейка
Данный проект является взглядом в будущее. Представленная батарейка находится в специальном корпусе, в производстве которого использовались синтетические алмазы, внутри имеется стержень из радиоактивного материала. Неупругое рассеивание изотопного бета-излучения позволяет создавать электрическую энергию. Горючим в данном процессе служат отходы после переработки углерода-14.
Радиокарбон используется при радиометрическом датировании, а также во время обследования болезней ЖКТ. Этот изотоп можно найти в элементах из графита ядерного реактора, поглощающих излучение от топливного ядерного стержня. Подобные отходы хранить нельзя ввиду их опасности, сложности и дороговизны процесса.
Уникальность прибора, разработанного учёными Балтийского федерального университета им. Канта и Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. Павлова, заключается в совокупности характеристик, мобильности технологического решения и возможности проводить исследования в динамике.
Источником энергии в ней служит прорцесс радиоактивного распад трития- тяжелого изотопа водорода. Этот процесс известен достаточно давно, но до сих пор не существовало способа преобразовать энергию распада в электрическую с разумным выходом.
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. При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору. Наша разработка полностью заряжала бы вашу батарею с нуля пять раз в час. Представьте себе это.
Ядерные батареи будущего
Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами. 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. Смотрите видео онлайн «Российские ученые создали батарейку из плутония, которая может работать вечно» на канале «Телеканал МИР» в хорошем качестве и бесплатно. Год 1775 оказался для физики по-своему судьбоносным: «бессмертные» Парижской академии наук, заваленные проектами вечных двигателей, отказались их. Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки.
«Вечная» батарейка на радиоактивных элементах
Выставка «Вечная батарейка» о современном мире, переживающем пандемию, открылась в Электромузее на Ростокинской улице. Этих вечных батареек изобретают каждый год по несколько штук в разных НИИ. Китайские ученые создали «вечную» ядерную батарею, которая может производить энергию до 50 лет без подзарядки. Датчики с «вечной» батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку карбид кремния выдерживает температуру до 350 градусов. ТОПАЗ — вечная батарейка.
Создан вечный аккумулятор — он никогда не испортится
- «Вечные» батарейки и аккумуляторы
- Изобретена "вечная" батарейка
- «Вечная» батарейка на радиоактивных элементах — Кабель Иркутск
- GISMETEO: В КНР разработали «вечную» батарейку - Наука и космос | Новости погоды.
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. 28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? Рассказываем о "вечных" технологиях. Ученые представили новую разработку — ядерную батарейку, которая не превосходит по размерам монету. Вечная батарейка. Автор: Александр Эйпур 25 марта в 22:58 25 марта в 23:19.