Вчені створили крихітні довговічні ядерні батареї з використанням радіовуглецю. Ці бета-електричні елементи можуть перевищувати літієві та живильні пристрої протягом десятиліть без заряджання, пропонуючи безпечніше та чистіше джерело енергії в майбутньому. Фото: Су-Іл Ін
Як працюють ядерні батареї
Винайдена інноваційна технологія передбачає виготовлення ядерних батарей, які працюють на радіовуглеці, безпечному побічному продукті атомних станцій. Такі батареї, на відміну від традиційних літій-іонних, використовують бета-випромінювання для генерації електроенергії, що має значно підвищити ефективність і тривалість роботи пристроїв, від телефонів до кардіостимуляторів, хоча технологія звичайно потребує подальшого розвитку.
Су-Іл Ін, професор Інституту науки та технологій Тегу Кьонбук (Південна Корея), представить результати дослідження цими днями на зустрічі Американського хімічного товариства (ACS).
Ядерні батареї використовують енергію радіоактивних матеріалів, випромінювальних високоенергетичних частинок, але не всі з них є шкідливими, і деякі, як бета-частинки, можуть бути заблоковані. Дослідники розробили бета-електричну батарею на основі вуглецю-14, радіоактивного ізотопу, який випромінює лише безпечне бета-випромінювання. Завдяки повільному розпаду вуглецю-14 така батарея може працювати тисячоліттями.
Читайте також: Ядерна батарейка з безпрецедентною довговічністю і потенціалом застосування
Невеликий чутливий до барвника бета-електричний елемент містить радіовуглець на катоді та аноді, що підвищує його ефективність перетворення енергії. Фото: Су-Іл Ін
Створення кращої бетавольтаїки
У ході досліджень вченим також вдалося покращити деякі опції акумулятора. Зокрема для покращення бета-електричних батарей, де ключовим є ефективне перетворення енергії електронів напівпровідником, вони використали матеріали, що застосовується в сонячних батареях. Що в ході додаткових хімічних обробок підвищило ефективність перетворення енергії.
Нова батарея також використовує радіовуглець на обох електродах (катод, анод), що дозволяє збільшити кількість бета-променів і зменшити втрати енергії.
Часте підзаряджання літій-іонних батарей не лише незручне, але й обмежує функціональність пристроїв, таких як дрони та дистанційні датчики, які потребують тривалого живлення, водночас видобуток літію та його неправильна утилізація завдають шкоди екології. У зв’язку зі зростанням потреб у довговічних та екологічно чистих акумуляторних рішеннях необхідні альтернативні технології.
Довгостроковий потенціал і застосування
Ядерні батареї мають величезний потенціал для тривалого використання, особливо в медичних пристроях, таких як кардіостимулятори, де вони можуть забезпечити безперебійну роботу протягом усього життя пацієнта. Однак на сьогодні їхня ефективність обмежена через низький рівень перетворення енергії радіоактивного розпаду в електроенергію. Для значного покращення продуктивності необхідно оптимізувати конструкцію бета-випромінювача та розробити ефективніші поглиначі бета-променів.
Переосмислення ядерної енергетики
Із зростанням занепокоєння щодо клімату змінюється суспільне сприйняття атомної енергії. Але це все ще вважається енергією, виробленою лише на великій електростанції у віддаленому місці. Завдяки цим чутливим до барвника бета-електричним атомним батареям з подвійним джерелом живлення, вчений Су-Іл Ін каже: «Ми можемо помістити безпечну ядерну енергію в пристрої розміром з палець».
Дослідження фінансувалося Національним дослідницьким фондом Південної Кореї, а також Програмою досліджень і розвитку Інституту науки та технологій Тегу Кьонбук Міністерства науки та інформаційних та комунікаційних технологій Південної Кореї .
Джерело: scitechdaily.com
Якщо вам цікаві новітні розробки в науковій та технічній сфері, підпишіться на електронну версію нашого журналу. 
Там ви знайдете ексклюзивні матеріали, які не були опубліковані на нашому сайті!