Основная особенность батарейки заключается в оригинальной микроканальной 3D – структуре, а если точнее, то главную роль в ней играет никелевой бетавольтаический элемент. «Вечная атомная батарейка». В 2020 году американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая потенциально может проработать. Новости / Батарейки и аккумуляторы. Российские ученые создали атомную батарейку, которая способна работать до 20 лет. В Китае намерены начать массовое производство «вечных» ядерных батареек для мобильного телефона. Достоинства нанопроводов как части батарейки не вызывали сомнения, но, как и многие другие прогрессивные материалы, эти элементы имеют и уязвимости.
Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку
Об этом сообщил ТГ-канал «Спецоперация Z». Отметим, что эта микро-батарея может использоваться во всех имплантируемых медицинских устройствах. Подписывайтесь на нашу страницу новостей "Независимый Красноярск" в telegram.
Особо акцентируется внимание на тот факт, что использование новой российской тритиевой батареи не требует специальных условий и лицензий на эксплуатацию: она безопасна даже в случае нарушения целостности корпуса или элементов.
Также разработаны и успешно испытаны технические решения по использованию новой технологии. Так за счет стековой архитектуры параллельное и последовательное включение базовых тритиевых элементов «ЭТАК» , а также использования схем с преобразователями и накопителями электрической энергии можно увеличивать мощностные характеристики источника. Также можно изменять функциональность источника меняя форму, геометрию и материал корпуса источника.
Из новых трендов стоит отметить ядерные они же радиоизотопные или атомные электрические батареи на основе радионуклидов миниатюрного форм-фактора. В обзоре рассматриваются уже созданные условно «вечные» элементы питания на основе радионуклидов, а также аспекты развития инженерной мысли в области ядерных электрических батарей, процессоров и элементов питания, накапливающих энергию из внешней среды. Ласорла Андрей Тенденции в разработке автономных источников питания Ядерные батареи — автономные источники тока, в которых энергия радиоактивного распада метастабильных ядер преобразуется в электрический ток. Выбор ядра специального источника питания зависит также от режима эксплуатации РЭА и других условий.
Пока такие электрические батареи работают в условиях очень малой мощности, но перспективы для совершенствования изделий и технологии огромны. К слову, все достойные внимания разработчики РЭА в мире конкурируют за создание микроконтроллеров конфигурации RISC-V со сверхнизким энергопотреблением, работающих исключительно за счёт сбора энергии из внешней среды: преобразования энергии тепла, света, радиоволн, химической среды и даже продуктов потовых желёз человека и животных. Да, пока такие источники автономного «самопитания» обладают чрезвычайно малой мощностью, но они уже существуют и применяются, в частности, при взаимодействии с имплантатом в устройствах медицинской микроэлектроники. Иногда батарея, аккумулятор или даже ионистор в качестве элемента питания действительно не подходят, если вы проектируете устройство сверхнизкого энергопотребления.
В этой связи рассмотрение технологий создания электрических батарей на основе изотопов с ядерным принципом действия представляется весьма актуальным. Используется 32-битное ядро RISC-V, специально разработанное для обеспечения супернизкого энергопотребления и встроенной функцией сбора энергии. Среди преимуществ масштабируемая, настраиваемая память с низким энергопотреблением, беспроводной интерфейс с поддержкой Bluetooth Low Energy и радиоканал в формате IEEE802. Уже несколько лет доступны саморастворяющиеся имплантаты и даже водорастворимые в горячей воде печатные платы, что удобно для безопасной и полной переработки.
На фоне этих инноваций прототип радиоизотопной батареи малой и средней мощности на основе бета-распада никеля-63, плутония-238 и других изотопов , а также параллельные разработки по созданию ядерной электрической батареи в КНР представляют огромный интерес. Выбор радиоизотопа и схемы преобразования Области применения ядерных батарей разнообразны: они незаменимы на территориях, удалённых от инфраструктуры, к примеру, в Арктике, на больших глубинах, на газо- и нефтепроводах большой протяжённости, в космосе, в устройствах, обеспечивающих специальную связь, и в медицине: везде, где требуется длительный мониторинг без возможности подзарядки или замены источников энергии. Для изотопных источников применительно к кардиостимуляторам или датчикам артериального давления, электронным анализаторам крови подходят только плутоний-238 и никель-63. Требование безопасного радиоизотопа сужает возможности, поскольку радионуклиды при распаде должны распадаться либо переходить в состояние дочернего ядра.
Кроме выбора радионуклида принципиально важным при разработке радиоизотопных источников энергии является выбор схемы преобразователя энергии ядерного распада в электрический ток. На практике преобразование осуществляется по непрямому ступенчатому принципу: кинетическая и кулоновская энергия альфа- и бета-частиц сначала превращаются в тепловую, химическую, механическую, световую и другие виды энергии, а затем — в электрическую. Концепция оригинальной физической системы на основе 63Ni предложена группой учёных из Института «ЛаПлаза» под руководством Петра Борисюка [7]. Если обеспечить условия эффективной генерации вторичных электронов непосредственно внутри наноструктурированных плёнок никеля и значительно увеличить токовый сигнал, вызванный каскадом многократных неупругих соударений бета-частиц, на выходе экспериментальной реализации получают относительно простую систему, но довольно результативную с точки зрения состава плотно упакованных нанокластеров никеля с градиентным распределением наночастиц по размеру, осаждённых на поверхности широкополосного диэлектрика — оксида кремния [7].
Вследствие размерной зависимости энергии Ферми наличие пространственно-неоднородного распределения металлических наночастиц по размерам приводит к пространственному перераспределению заряда в электропроводящей системе соприкасающихся друг с другом металлических наночастиц. Их средний размер изменяется в выделенном направлении, что приводит к возникновению разности потенциалов на полярных выходах напряжению. Объяснением этого эффекта с помощью знаний физики ядерной реакции является демонстрация формирования нанокластерных плёнок никеля-63 с градиентным распределением наночастиц. В процессе реакции достигают двух эффектов.
Во-первых, формируются покрытия с фиксированной разностью потенциалов определяется разницей размеров наночастиц в выделенном направлении ; во-вторых, происходит преобразование энергии бета-распада 63Ni в ток электронов электрический ток без использования дополнительных сложных для реализации полупроводниковых систем. Исследование электрофизических свойств формируемой нанокластерной плёнки никеля и подбор оптимальных параметров эксперимента для создания эффективного преобразователя энергии бета-распада 63Ni в электричество впервые были опубликованы в журнале Applied Physics Letters коллективом авторов [7]. Поскольку наноструктурированные плёнки могут использоваться в качестве селективного фотоэмиттера — системы с перераспределённым спектром излучения в заданном спектральном диапазоне, процесс окисления плёнки приводил к образованию оксидной оболочки поверх металлического ядра нанокластера. Затем происходило формирование совокупности металлических нанокластеров с их пространственным распределением по размерам, но в одном слое оболочке оксида.
Относительно малые размеры нанокластеров 2—15 нм способствуют проявлению квантовых свойств полупроводниковых материалов с широким разбросом значений ширины запрещённой зоны, а это обеспечивает возможность эмиссии фотонов заданной длины волны при нагреве и, следовательно, обеспечивает возможность коррекции спектра излучения под определённый диапазон длин волн. Это важное отличие перспективного открытия в разработке отечественных ученых, поэтому энергоэффективность и энергосбережение современных тепловых источников электроэнергии может выйти на новый уровень. Понимая конкурентное значение технологии, подобными исследованиями занимаются во всём мире. Китайские успехи Китайский стартап Betavolt из Пекина представил первую в мире миниатюрную аккумуляторную батарею с ядерной начинкой: модель BV-100.
Первенство объясняют тем, что это первый случай, когда атомная энергия реализована в столь миниатюрной модели. Отсюда и название батареи — «ядерная». Миниатюризация — основной отличительный признак инновации. Батареи можно подключать параллельно и последовательно, создавая модули в электрической цепи для увеличения мощности источника питания и суммарного напряжения.
Заявленная мощность одной батареи с изотопом никель-63 и алмазными полупроводниками сравнима с источником автономного питания в 100 мкВт, а напряжение составляет 3 В постоянного тока [6]. Размеры батареи меньше средней монеты. На рис. Принцип работы батареи основан на преобразовании энергии, выделяемой при распаде изотопов, в электрический ток.
Китайский прорыв позволит создать водородные топливные элементы, которые будут по всем параметрам превосходить те, к которым мы привыкли сегодня. Но самое главное — они будут абсолютно экологичны. Поначалу водородные топливные элементы изобретенные, к слову, еще в 1960-х применяли только на космических кораблях — такими дорогими были технологии. Потом их стали внедрять в электромобилях, а в перспективе «водородные батарейки» попросту вытеснят все остальные даже в быту. В Циндао придумали вечный водный аккумулятор Китайские инженеры бьются не только над водородными технологиями, они совершенствуют уже известные нам ионные аккумуляторы, пишет Mirage News. Во всем мире пытаются создать гибкие и безопасные аккумуляторы, основой для которых будет гидрогель то есть гель на основе воды. Правда, присутствие большого количества свободного растворителя — воды — это не только плюс, но и минус.
Он ограничивает химический состав аккумуляторов паразитным выделением водорода, в результате чего электроды попросту растворяются со временем. Но недавно исследователи из Циндаоского института биоэнергетики и биопроцессорных технологий QIBEBT Академии наук Китая разработали уникальный гидрогель, на основе которого можно сделать фактически вечную батарейку. Заправлять таким гидрогелем будут натрий-ионные аккумуляторы.
Атомная батарейка: разработан прототип, способный держать зарядку тысячи лет
Сотрудники НИЯУ МИФИ создали первый прототип атомной батарейки, способной работать до 80 лет без подзарядки. Вечная батарейка. Автор: Александр Эйпур 25 марта в 22:58 25 марта в 23:19. Новости 26 октября 2019. Появился проект вечной квантовой батарейки. И несмотря на то, что новость об атомной вечной батарейке полугодичной давности, я не могу мимо нее пройти и предлагаю ознакомить с ней вас, уважаемый читатель. Как сообщил ресурсу New Atlas исполнительный директор Nano Diamond Battery Нима Голшарифи (Nima Golsharifi), одна такая батарейка может работать до 28 тыс. лет.
Советско-российские разработки. Вечная батарейка
Заново изобрели электричество: батарейка с сердечником из ядерных отходов будет работать 28 тысяч лет. «Помещая радиоактивный материал внутрь алмаза, мы превращаем проблему ядерных отходов в батарейку для длительной выработки чистой энергии», — заявил Скотт. В КНР разработали «вечную» батарейку 14 января, 17:57. В китайской стартап-фирме Betavolt сообщили о разработке уникального ядерного аккумулятора, способного снабжать. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры.
В КНР разработали «вечную» батарейку
Новая технология позволяет создать батарейку со сроком службы более 100 лет. В этой статье расскажем, что придет на замену привычным аккумуляторам. А сколько процентов емкости потеряет эта "вечная" батарейка после хотя бы пробега? "Земляную" батарейку не сравнить по мощности с обычной, зато она вечная и экологически чистая, а все её составляющие можно купить в любом хозяйственном магазине. Физики из Университета Бристоля предложили концепцию «вечной» батареи на основе алмаза из радиоактивного изотопа — углерода-14.
Подписка на дайджест
- Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
- Физики придумали «вечную» батарейку на основе алмаза
- Электротранспорт и бытовая техника
- Российские учёные сделали диагностику когнитивных нарушений более точной и быстрой
- Выставка постпандемической реальности открылась в Электромузее на Ростокинской улице
Невероятно, но в России создана «Вечная батарейка»!
В компании NDB (разработчик батарейки) утверждают, что продукт позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от смартфона до небольшой баллистической ракеты. “Безотходное” производство “вечных” батареек нельзя назвать фантастически дорогим, как о вероятном производстве “атомных аккумуляторов” сегодня рассуждают ведущие специалисты. Китайский стартап Betavolt представил новую «вечную» батарею, которая может генерировать электроэнергию в течение 50 лет. Достоинства нанопроводов как части батарейки не вызывали сомнения, но, как и многие другие прогрессивные материалы, эти элементы имеют и уязвимости. Датчики с «вечной» батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку карбид кремния выдерживает температуру до 350 градусов. Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку.
Российские учёные сделали диагностику когнитивных нарушений более точной и быстрой
Они безопасны, но достаточной для работы тех же смартфонов мощности ещё никто из разработчиков не выжал. Китайская Betavolt тоже этого не сделала и обещает революцию завтра, а не сегодня. Хотелось бы в это верить. В основе атомной батарейки Betavolt используется изотоп никель-63 и алмазные полупроводники. В процессе радиоактивного распада он превращается в изотоп медь-64. В природе изотопа никель-63 не существует.
Ранее они использовались также в военных и аэрокосмических целях, но были намного больше по размеру. Для новой батареи специалисты смогли создать жидкий, а не твердый наполнитель для получения электронов и сверхвысоких энергий. А потому она меньше своих предшественников.
Заявленная мощность одной батареи с изотопом никель-63 и алмазными полупроводниками сравнима с источником автономного питания в 100 мкВт, а напряжение составляет 3 В постоянного тока [6]. Размеры батареи меньше средней монеты. На рис. Принцип работы батареи основан на преобразовании энергии, выделяемой при распаде изотопов, в электрический ток. Соответственно, речь идёт об источнике энергии, у которого понятие саморазряда отсутствует вообще, а рабочий процесс начинается только после подключения в электрическую цепь при подключении к контактам батареи устройств нагрузки. Изотопы никеля — разновидности химического элемента никеля, имеющие разное количество нейтронов в ядре. Известны изотопы никеля с массовыми числами от 48 до 80 количество протонов 28, нейтронов от 20 до 52 и 8 ядерных изомеров. Среди искусственных изотопов самые долгоживущие — 59Ni период полураспада 76 тыс. Дочерний изотоп — стабильный 63Cu — получают облучением нейтронами в ядерном реакторе стабильного изотопа 62Ni. Используемый в новой атомной батарее 63Ni — наиболее перспективный радионуклид в бета-вольтаике: средняя энергия бета-частиц 63Ni 17,5 кэВ и максимальная энергия 67 кэВ , период полураспада 100,1 лет; к нему можно создать физическую защиту от мягкого бета-излучения источника в миниатюрном элементе питания. Модуль BV-100 рекомендован к применению в широком спектре современных электронных устройств: в сотовых телефонах и радиостанциях, робототехнике миниатюрных роботах , БПЛА, устройствах с ИИ, медицинских электронных приборах и датчиках разного назначения, в том числе работающих удалённо от основного блока управления или сервера. Особую роль пророчат изобретению в аэрокосмической промышленности, в частности, в микропроцессорной технике. Батарея имеет многослойную конструкцию, устойчива к огню и даже сильному воздействию детонации, приравниваемому к взрывной среде. При этом модуль безопасен и не имеет излучения, ибо в процессе отдачи электроэнергии изотопы распадаются, превращаясь в стабильные и нерадиоактивные изотопы меди. Атомная батарея не имеет внешнего радиоактивного излучения, пригодна для использования даже в условиях высоких требований к стерильности: в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы, мониторы разного назначения, элементы искусственного сердца, соприкасающиеся с телом человека. Модуль позиционируют не только «ядерным», но и «вечным», ведь его не надо заряжать. Но это не означает, что электронные устройства с питанием от «волшебной таблетки» могут работать вечно. Заявлено, что батарея может храниться 50 лет без подзарядки и иного обслуживания. Пока не ясно, какими испытаниями этот срок установлен, но он заявлен производителем в анонсе [6]. Также непонятно, нужны ли батареи со столь длительным сроком эксплуатации в смартфонах: нередко пользователи меняют устройства на более новые и функциональные каждые 1—2 года. Остаётся загадкой и то, насколько потребители готовы к использованию «карманного ядерного реактора», несмотря на гарантии безопасности. Предпосылки к созданию миниатюрного, пусть пока и маломощного, ядерного энергетического модуля известны ещё в ХХ веке, когда учёные СССР и США разработали электронную технологию для использования в космических кораблях, подводных системах и удалённых научных модулях-станциях, однако термоядерные батареи позиционировались как дорогостоящие и громоздкие. Стремление к миниатюризации и коммерциализации ядерных батарей предпринято в рамках 14-го пятилетнего плана Китая, призванного укрепить экономику страны в период 2021—2025 гг. Надо отметить, что научные коллективы в США и Европе также работают над разработкой подобных батарей. В пресс-релизе сообщается, что новая энергетическая инновация поможет Китаю получить преимущество в новом раунде технологической революции искусственного интеллекта [6]. Пока новейшая разработка находится на стадии пилотных испытаний, создатели первой портативной ядерной батареи утверждают, что будут работать над созданием к началу 2025 года аккумуляторной батареи мощностью 1 Вт. Применение нетрадиционных источников питания в качестве селективно излучающих систем в инфракрасном диапазоне позволяет увеличить эффективность их работы, ибо часть энергии безвозвратно превращается в тепловую. Это более чем в 2 раза превосходит КПД преобразования радиоизотопных источников питания, выполненных по технологии радиоизотопных термоэлектрических генераторов РИТЭГ. Также было проведено исследование технических характеристик прототипа, разработан комплект конструкторской документации для масштабирования, отработана технология преобразования тепловой энергии ядерного распада в электричество с помощью термофотовольтаических преобразователей, позволяющих работать в ближнем ИК-диапазоне. Такие же разработки в настоящее время активно ведутся в США и Европе для аппаратов исследования космоса. Увеличение КПД солнечных элементов питания посредством использования термофотовольтаических материалов — новый импульс к совершенствованию ядерных батарей. Поэтому путь создания высокоэффективных радиоизотопных источников энергии представляет собой поиск новых или модифицированных материалов, по своим полупроводниковым свойствам способных заменить кремний, германий и другие узкозонные полупроводники. Источник питания на плутонии-238 Созданный в Национальном исследовательском ядерном университете НИЯУ «МИФИ» прототип источника электроэнергии на плутонии-238 мало похож на пальчиковые батарейки или аккумуляторы мобильных телефонов. Это состоящее из нескольких технологических слоёв 30-килограммовое устройство с многочисленными разъёмами [4]. Стремление к тому, чтобы добиться крайне продолжительной работы данного источника, прямо связано с предназначением и условиями эксплуатации рассматриваемых нетипичных электрических батарей. В пример уместно привести автономные метеопосты на территории Крайнего Севера, створные навигационные знаки и в целом оборудование гидрографических станций, оборудование световых «маяков» для ориентации судов, находящихся в море, в том числе на наземных объектах вдоль трассы Северного морского пути, а также космические спутники. Разумеется, сфера применения ядерных батарей не ограничивается приведёнными выше примерами. Так, при установке в качестве источников питания с мощностью даже 5—10 Вт на удалённые и необслуживаемые оператором обслуживаемые дистанционно метеостанции, предназначенные для передачи информации о погоде на Большую землю посредством телеметрии, удастся добиться более точных прогнозов. Это возможно в том числе из-за стабильного автономного питания удалённых зондов, для которых изотопные батареи будут дополнительным фактором стабилизации питания в комплексе с источниками возобновляемых источников энергии ветра ветрогенераторы и солнца солнечные панели и преобразователи в электрический ток. Долговечность и принцип работы изотопных батарей Чем больше период полураспада активного изотопа, тем больший ресурс имеет источник питания на его основе.
Источником энергии в устройстве служит изотоп никель-63 с периодом полураспада около 100 лет, но вопросы к конструкции атомной батарейки всё равно остаются. Украсть ключи от ядерной ракеты. В РВСН задержали украинского шпиона Изобретение атомной батарейки неслучайно сравнивают с созданием вечного двигателя. Применение такой технологии безгранично: небольшая батарейка может питать практически любой — как бытовой, так и военный прибор. От "вечных" спутников и небольших беспилотников до суперкомпьютеров и небольших полярных станций — одного элемента с радиоактивным изотопом будет достаточно, чтобы подогреть еду, дать свет и даже набрать горячую ванну. Защита от взрыва и теракта. Аспирант факультета прикладной физики Массачусетского технологического института Егор Касаткин отметил, что рынок для атомных батареек даже в существующих условиях безграничен. Военная и гражданская авиация, добывающая промышленность, автономные системы энергоснабжения — можно миллион направлений подобрать, где такая технология будет пользоваться спросом. Весь вопрос в том, насколько гибкой в конечном счёте получится архитектура — можно ли надстроить источник питания для подключения, скажем, не компьютера, а полноценного жилого помещения? Егор Касаткин Аспирант факультета прикладной физики Массачусетского технологического института Конкуренты тоже есть Промышленный выпуск радиоактивных изотопов для российских атомных батареек хотят наладить до конца 2020 года. Если коронавирус и спровоцированные им изменения не преподнесут дополнительных сюрпризов, то "бензин" для маленьких реакторов со слабым бета-излучением начнут делать в достаточных для экспорта количествах. К созданию батареек, в которых радиоактивный изотоп и алмазный преобразователь для электрической энергии могут спокойно работать 50 и даже 100 лет, в разных странах подошли практически одновременно. Первые разработки российских учёных в этом направлении датируются 2018 годом, их британские коллеги создали такую же технологию в 2019-м, однако ни те ни другие батарейки в продаже ещё не появились. Третий Чернобыль? Что в КНДР с реактором атомной станции Зато у американских учёных есть вполне жизнеспособный образец.
Как работают такие батареи
- От смартфона до ракеты. Учёные создали "вечную" атомную батарейку
- Дух времени
- В России изобретены «вечные» батарейки | Новости | «Техноконтроль»
- Ядерные батареи будущего
- Вечная энергия: американская студентка нечаянно изобрела "вечную" батарейку