Новите батерии от диамант и радиоактивни изотопи работят в продължение на 100 години

8
3591

Японски учени създадоха захранващи елементи, които могат да подават електрическа енергия в продължение на минимум 100 години. Основните компоненти на новите батерии са синтетични диаманти и радиоактивни изотопи. Японските специалисти споделят, че новите елементи са много подходящи за захранване на космическото оборудване. Те си имат своите недостатъци, но техните достойнства са повече.

Създателите на този интересен проект са специалистите от Националния институт по материалознание на Япония (National Institute of Materials Science, NIMS). По всичко личи, че проектът ще бъде комерсиализиран, понеже японците не съобщават всички детайли на новите батерии, а повечето използвани технологии са патентовани.

Според изданието Nikkei Asia, новата японска батерия е съставена от три основни елемента. Двата от тях са радиоактивни, а третият е изкуствен диамант, като по този начин цената им е поносима и не е много висока.

Синтетичните диаманти от десетилетия се използват в промишлеността. Те се произвеждат в лабораториите, където се създават близки до природните условия за създаването на диаманти и по този начин тяхната цена е няколко десетки пъти по-ниска от тази на естествените диаманти.

Що се отнася до радиоактивните елементи, японските учени са използвали изтопи на въглерода и никела с дълъг период на полуразпад. Използва се въглерод-14 с период на полуразпад 5700 години, както и на изотоп на никела с полуразпад от 63-100 години. Съвместната работа на двата изотопа съществено увеличават времето на работа на тези батерии.

Диамантите се използват в качеството на електроди. Изотопите генерират бета излъчване, а легираните диаманти провеждат електрическия ток. За защита на околната среда и хората, захранващият елемент е поставен в метален корпус. Стъклото, металите и плексигласът не пропускат бета излъчването и е напълно достатъчно използването на тънък алуминиев слой, за да се направи тази батерия напълно безопасна. Този вид захранващи елементи се класифицират като бета галванични батерии.

Ако тези захранващи елементи се използват само в космическата промишленост, то отпадат проблемите с тяхната утилизация, понеже сателитите и сондите остават в космоса или на други планети. Ако започне продажбата на тези батерии на Земята, то ще трябва да бъдат измислени някакви методи за тяхната утилизация.

Както вече казахме, новите диамантени батерии имат като достойнства, така и недостатъци, като техните преимущества са много солидни.

Първо, радиоактивните елементи могат да се вземат от отпадъчните материали от работата на атомните централи. Изотопът въглерод-14 се използва в много области на промишлеността, в науката и медицината. Използва се например за радиоизотопно (въглеродно) датиране, за диагностика на някои заболявания и т.н.

Важно е да се подчертае, че солидни количества от въглерод-14 се натрупват в графитните пръти на АЕЦ, които контролират скоростта на ядрената реакция. Съхраняването на тези отпадъци е скъпо и сложно, понеже е необходимо използването на специални методи на защита. Тоест, ако започне серийното производство на новите батерии, то проблемът с ядрените отпадъци може да бъде частично решен.

Второ, тяхното технологично време на живот е толкова дълго, че няма нужда да се безпокоим, че тяхната енергия скоро ще свърши.

Трето, тези захранващи елементи са изключително надеждни. Буквално няма какво да се повреди, стига някой нарочно да не ги подложи на силно механично въздействие. Те могат да работят при високи и ниски температури и много успешно могат да бъдат използвани в космическото оборудване и в устройствата за търсене на полезни изкопаеми.

Четвърто, конструкцията на диамантената батерия е по-опростена в сравнение със сега използваните в космическата промишленост батерии с плутоний.

Но както винаги има лъжичка катран в бъчвата с мед. В този случай това е малката мощност на батериите. Представеният от японските учени прототип генерира мощност от едва 1 микроват. Тоест, за да се осигури достатъчно електрическа енергия за един космически апарат е необходимо или голяма батерия, или усъвършенстване на захранващия елемент. Именно върху това работят сега японските специалисти.

Диамантените батерии като тренд

Миналото лято се пови информация, че американската стартираща компания Nano Diamond Battery е представила прототип на бета галванична батерия, която може да работи хиляди години, и в която също се използват диамант и въглерод-14. Този прототип вече премина няколко етапа на необходимите мащабни тестове.

За разлика от японския, американският захранващ елемент не е фирмена тайна и е даден за изучаване на редица компании и специалисти. Безопасността и ефективността на американската бета галванична батерия бе потвърдена от Ливърморската национална лаборатория „Лорънс“ и Кавендишката лаборатория на Кеймбриджкия университет. Представеният прототип на батерията NDB демонстрира 15% ефективност при производството на електрическа енергия.

При друг проект на калифорнийски стартъп благодарение на синтетичната диамантена наноструктура, която се използва едновременно като полупроводник и като радиатор, ефективността достига 40%. Вътрешното ядро излъчва в продължение на 28 000 години и този захранващ елемент ще работи много по-дълго от техниката, в която е поставен.

Nano Diamond Battery предлага бета галванични батерии с най-различни форм фактори, включително стандартните АА, AAA, 18650, CR2032 и други. На теория те могат да работят съвместно с новите литиевойонни акумулаторни батерии, които се използват в огромен брой компютърни устройства. При работата си диамантената батерия може да подава излишъците от своята енергия на литиевойонната акумулаторна батерия.

По всичко личи, че диамантените батерии са един нов тренд. Ако учените увеличат тяхната мощност, то те ще могат да се използват не само в космоса но и на Земята.

2.8 5 гласа
Оценете статията
Абонирай се
Извести ме за
guest
8 Коментара
стари
нови оценка
Отзиви
Всички коментари