Obwohl die Lithium-Batterie-Technologie im täglichen Leben der Menschen allgegenwärtig ist, scheint sie sich allmählich dem Engpass in Bezug auf die Verbesserung der Energiedichte genähert zu haben.Um das Ziel zu erreichen, die Batterie für Jahrzehnte zu ersetzen, begannen Wissenschaftler, den neuen Stil zu untersuchen. Bei der Entwicklung von Nuklearbatterien ist nur die Energiedichte aktueller Prototypgeräte gering, und von der Praxistauglichkeit ist noch ein gewisser Abstand. Die gute Nachricht ist, dass russische Forscher gerade eine neue Art von Atombatterie-Design entwickelt haben, das auf Nickel-63 basiert Normale kommerzielle Batterie höhere Energiedichte.
Russische Forscher haben einen Prototyp einer Atombatterie mit einer Energiedichte entwickelt, die weit über die anderer Geräte hinausgeht (via: MIPT)
Die Kernenergie war schon immer sehr umstritten, da jedes zerstreuende Kernmaterial in der Umwelt für Jahrzehnte (oder sogar Jahrhunderte) gefährliche Emissionen aushalten kann.
Aber aus dem gleichen Grund können wir, wenn wir dieses Merkmal richtig nutzen können, das Atomkraftwerk langsam und kontinuierlich Energie freisetzen lassen:
"Einige Nuklearbatterien basieren auf dem Prinzip der" Betavoltaik ", bei dem radioaktive Quellen innerhalb des Geräts Betateilchen (Elektronen und Positronen) abschwächen und emittieren.
Wenn sie mit der Halbleiterschicht interagieren, können sie Strom erzeugen. Leider können diese Batterien zwar weiterhin Energie für eine lange Zeit liefern, aber die Leistungsdichte bedeutet auch, dass nur "langer Strom".
Strukturdiagramm eines Prototyps einer neuen Atombatterie (via: V.Bormashovetal)
Die relativ lange Bereitstellung von relativ wenig Energie macht die nukleare Stromversorgung für Anwendungen geeigneter, bei denen es schwierig ist, die Batterie zu ersetzen (wie Raumfahrzeuge oder implantierte Vorrichtungen wie Herzschrittmacher).
In den letzten Jahren haben wir auch eine "Strontium-basierte" Batterie gesehen, die Wassermoleküle zersetzen kann, um Elektrizität zu erzeugen, und eine andere Art von "NanoTritium" -Batterie, die 20 Jahre hält. .
Eine neue Art von Atombatterie, die gemeinsam vom Moskauer Institut für Physik und Technologie (MIPT), dem Institut für Superharte und Neue Kohlenstoff-Materialtechnologie (TISNCM) und der Nationalen Universität für Wissenschaft und Technologie MISIS entwickelt wurde, hat ein Nickel-63-basiertes Design angenommen.
Das Radioisotop hat eine Halbwertszeit von mehr als 100 Jahren, und das Forscherteam entwarf ein neues Layout, um die Leistungsdichte der Batterie zu erhöhen.Sie stellten fest, dass, wenn es in eine 10 μm dicke Sandwichstruktur gewickelt wurde, die effektivste Schichtdicke von Nickel-63 Es ist 2μm.
Das Bild zeigt einen Prototyp einer neuen Atombatterie (über: Institut für Superharte und Neue Kohlenstoff-Materialtechnologie)
In ihrem Prototyp gibt es 200 solcher "Diamant-Energiewandler" und erreichen eine Ausgangsleistung von 1 μW. Die umgewandelte Energiedichte beträgt 10 μW / cm3, was bedeutet, dass sie einen modernen Herzschrittmacher antreiben kann. .
Betrachtet man die Halbwertszeit von Nickel-63, hat die Atombatterie eine Energiedichte von 3300 mWh / g, was mehr als das 10-fache der konventionellen chemischen Batterien ist.
Darüber hinaus haben Forscher eine effizientere Methode entwickelt, um dünne Diamantschichten mit minimalen Verlusten in Massenproduktion herzustellen, obwohl die Herstellung von Nickel-63 in weiten Teilen schwierig sein kann, so dass die Produktion des Teams nach zehn Jahren in industriellem Maßstab erfolgt Sehr zuversichtlich.
In Zukunft plant das Team, das Design von Nuklearbatterien weiter zu verbessern und hat einige Methoden zur Erhöhung der Batterieleistung identifiziert, darunter nickelreiche 63, die die Struktur des Diamantwandlers verändern und diesen Wandlern eine größere Oberfläche geben.
