Τεχνολογία Betavolt, a Beijing based company has announced miniaturization of πυρηνικών battery using Ni-63 radioisotope and diamond semiconductor (fourth generation semiconductor) module.
Πυρηνικός battery (known variously as atomic μπαταρία or radioisotope battery or radioisotope generator or radiation-voltaic battery or Betavoltaic battery) consists of a beta-emitting radioisotope and a semiconductor. It generates electricity through the semiconductor transition of beta particles (or electrons) emitted by the radioisotope nickel-63. The Betavoltaic μπαταρία (δηλ πυρηνικών battery that uses beta particle emissions from Ni-63 isotope for power generation) technology is available for over five decades since first discovery in 1913 and is routinely used in χώρος sector to power spacecraft payloads. Its energy density is very high but power output is very low. The key advantage of πυρηνικών battery is long-lasting, continuous power supply for five decades.
Τραπέζι: Τύποι μπαταρίας
| Χημική μπαταρία μετατρέπει τη χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στη συσκευή σε ηλεκτρική ενέργεια. Είναι βασικά ηλεκτροχημικό στοιχείο που αποτελείται από τρία βασικά στοιχεία - μια κάθοδο, μια άνοδο και έναν ηλεκτρολύτη. Μπορεί να επαναφορτιστεί, διαφορετικά μέταλλα και ηλεκτρολύτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν π.χ. μπαταρίες αλκαλικές, νικελίου μετάλλου υδριδίου (NiMH) και ιόντων λιθίου. Έχει χαμηλή πυκνότητα ισχύος αλλά υψηλή απόδοση ισχύος. |
| Μπαταρία καυσίμου μετατρέπει τη χημική ενέργεια ενός καυσίμου (συχνά υδρογόνο) και ενός οξειδωτικού παράγοντα (συχνά οξυγόνο) σε ηλεκτρική ενέργεια. Εάν το υδρογόνο είναι το καύσιμο, τα μόνα προϊόντα είναι η ηλεκτρική ενέργεια, το νερό και η θερμότητα. |
| Πυρηνική μπαταρία (γνωστός και ως Ατομική μπαταρία or Μπαταρία ραδιοϊσοτόπου or γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων ή Ακτινοβολταϊκές μπαταρίες) converts radioisotope energy from the decay of a radioactive isotopes to generate electricity. Nuclear battery has high energy density and are long lasting but has the disadvantage of low power output. Βηταβολταϊκή μπαταρία: πυρηνική μπαταρία που χρησιμοποιεί εκπομπές βήτα (ηλεκτρόνια) από το ραδιοϊσότοπο. Ακτινοβολταϊκή μπαταρία χρησιμοποιεί ακτινοβολία ακτίνων Χ που εκπέμπεται από το ραδιοϊσότοπο. |
Τεχνολογία BetavoltΗ πραγματική καινοτομία της είναι η ανάπτυξη ενός μονοκρυστάλλου ημιαγωγού διαμαντιού τέταρτης γενιάς πάχους 10 microns. Το Diamond είναι πιο κατάλληλο για χρήση λόγω του μεγάλου κενού ζώνης πάνω από 5eV και της αντίστασης στην ακτινοβολία. Οι μετατροπείς διαμαντιών υψηλής απόδοσης είναι το κλειδί για την κατασκευή πυρηνικών μπαταριών. Φύλλα ραδιοϊσότοπου Ni-63 πάχους 2 micron τοποθετούνται ανάμεσα σε δύο μετατροπείς ημιαγωγών διαμαντιών. Η μπαταρία είναι αρθρωτή που αποτελείται από πολλές ανεξάρτητες μονάδες. Η ισχύς της μπαταρίας είναι 100 μικροβάτ, η τάση είναι 3 V και η διάσταση είναι 15 X 15 X 5 mm3.
Η betavoltaic μπαταρία της αμερικανικής εταιρείας Widetronix χρησιμοποιεί ημιαγωγό καρβιδίου του πυριτίου (SiC).
BV100, η μικροσκοπική πυρηνική μπαταρία, που αναπτύχθηκε από Τεχνολογία Betavolt αυτή τη στιγμή βρίσκεται σε πιλοτικό στάδιο και είναι πιθανό να εισέλθει σε στάδιο μαζικής παραγωγής στο εγγύς μέλλον. Αυτό θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία εξοπλισμού τεχνητής νοημοσύνης, ιατρικού εξοπλισμού, συστημάτων MEMS, προηγμένων αισθητήρων, μικρών drones και μικρορομπότ.
Τέτοιες μικροπηγές ενέργειας είναι πλέον απαραίτητες εν όψει της προόδου στη νανοτεχνολογία και την ηλεκτρονική.
Τεχνολογία Betavolt σχεδιάζει να κυκλοφορήσει μια μπαταρία με ισχύ 1 watt το 2025.
Σε σχετική σημείωση, μια πρόσφατη μελέτη αναφέρει μια νέα μπαταρία βολταϊκών ακτινοβολιών ακτίνων Χ (βολταϊκών ακτίνων Χ) με έως και τρεις φορές υψηλότερη ισχύ εξόδου από αυτή των υπερσύγχρονων β-βολταϊκών.
***
αναφορές:
- Betavolt Technology 2024. Ειδήσεις – Η Betavolt αναπτύσσει με επιτυχία μπαταρία ατομικής ενέργειας για μη στρατιωτική χρήση. Δημοσιεύτηκε 8 Ιανουαρίου 2024. Διαθέσιμο στο https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html
- Zhao Y., et αϊ 2024. Νέο μέλος μικροπηγών ενέργειας για ακραίες περιβαλλοντικές εξερευνήσεις: μπαταρίες βολταϊκών ακτίνων Χ. Εφαρμοσμένη Ενέργεια. Τόμος 353, Μέρος Β, 1 Ιανουαρίου 2024, 122103/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103
***
