Τεχνολογία Betavolt, μια εταιρεία με έδρα το Πεκίνο ανακοίνωσε τη σμίκρυνση του πυρηνικών μπαταρία που χρησιμοποιεί ραδιοϊσότοπο Ni-63 και μονάδα ημιαγωγού διαμαντιού (ημιαγωγός τέταρτης γενιάς).
Πυρηνικός μπαταρία (γνωστή ποικιλοτρόπως ως ατομική μπαταρία ή μπαταρία ραδιοϊσοτόπου ή γεννήτρια ραδιοϊσοτόπων ή μπαταρία ακτινοβολίας ή βήταβολταϊκή μπαταρία) αποτελείται από ένα ραδιοϊσότοπο που εκπέμπει βήτα και έναν ημιαγωγό. Παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω της ημιαγωγικής μετάπτωσης σωματιδίων βήτα (ή ηλεκτρονίων) που εκπέμπονται από το ραδιοϊσότοπο νικέλιο-63. Το Betavoltaic μπαταρία (δηλ πυρηνικών μπαταρία που χρησιμοποιεί εκπομπές σωματιδίων βήτα από το ισότοπο Ni-63 για παραγωγή ενέργειας) η τεχνολογία είναι διαθέσιμη για περισσότερες από πέντε δεκαετίες από την πρώτη ανακάλυψη το 1913 και χρησιμοποιείται τακτικά σε χώρος τομέα για την τροφοδοσία ωφέλιμων φορτίων διαστημικών σκαφών. Η ενεργειακή του πυκνότητα είναι πολύ υψηλή αλλά η απόδοση ισχύος είναι πολύ χαμηλή. Το βασικό πλεονέκτημα του πυρηνικών Η μπαταρία είναι μακράς διαρκείας, συνεχής τροφοδοσία για πέντε δεκαετίες.
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) μετατρέπει την ενέργεια του ραδιοϊσοτόπου από τη διάσπαση ραδιενεργών ισοτόπων για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η πυρηνική μπαταρία έχει υψηλή ενεργειακή πυκνότητα και είναι μεγάλης διάρκειας, αλλά έχει το μειονέκτημα της χαμηλής ισχύος εξόδου. 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
***
