Ученые из южнокорейского Института науки и технологий (DGIST) разработали прототип ядерной батареи, с использованием радиоактивного изотопа углерода, способной обеспечивать питание небольших устройств в течение десятилетий без подзарядки.
Частая зарядка не только неудобна, но и ограничивает эффективность таких устройств, как дроны и дистанционные датчики, а также наносит вред окружающей среде.
Ядерные батареи генерируют энергию с помощью высокоэнергетических частиц из радиоактивных материалов, но не все радиоактивные элементы испускают вредное излучение. Некоторое излучение, например бета-частицы, можно безопасно заблокировать тонким листом алюминия, что делает бета-вольтаику безопасным вариантом для производства ядерных батарей.
Радиоуглерод, побочный продукт атомных электростанций, недорог, широко доступен, легко перерабатывается и теоретически, может питать батарею в течение тысячелетий, поскольку медленно деградирует.
Я считаю, что ядерные батареи — одно из немногих по-настоящему долгосрочных решений для растущего спроса на энергию и ухудшения состояния окружающей среды. Радиоуглерод, с его длительным периодом полураспада в 5730 лет и доступностью в качестве побочного продукта ядерных отходов — идеальный источник для безопасной и долговременной энергии.
Типичная бета-вольтаическая батарея вырабатывает электричество, когда электроны попадают на полупроводник. При разработке новой концепции, Ин и его команда повысили эффективность конструкции, использовали полупроводник на основе диоксида титана (обычно используемый в солнечных элементах), разбавленный красителем на основе рутения. Чтобы укрепить связь между ними, ученые обработали состав лимонной кислотой, позволив бета-лучам от радиоуглерода вызывать лавину электронов.
Когда радиоуглерод подвергается бета-распаду, он испускает бета-частицы. Они возбуждают красящий материал внутри батареи, который затем генерирует дополнительные электроны, производя электричество, — пояснил Ин.
Ученые подчеркивают, что устройство не нуждается в подзарядке, а алюминиевая защита обеспечивает нулевое воздействие радиации на пользователей.
Они чрезвычайно стабильны, защищены от возгорания или взрыва и надежно функционируют в суровых условиях, будь то жара или холод. Это делает их идеальными для использования в дистанционных датчиках, космическом оборудовании или медицинских приборах. Кроме того, в отличие от литий-ионных батарей, добыча и утилизация которых создают проблемы, радиоуглеродные батареи более экологичны,— говорят исследователи.
Читайте также нашу статью о том, как китайские ученые научились извлекать литий из старых батареек.
