В дальнейшем наработки планируется использовать для создания первого прототипа "вечной" ядерной 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. В одном грамме созданной ими батарейки запасено около 3300 милливатт-часов, что является лучшим результатом среди «ядерных батареек» на основе. Кстати, по подсчётам зарубежных учёных, можно будет изготавливать «алмазные» батарейки, период разряда которых составит 7000 лет!
Алмазы на кухне. Челябинец изобрел вечную батарейку для смартфона
Над созданием этой "вечной батарейки" в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома. В компании NDB (разработчик батарейки) утверждают, что продукт позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от смартфона до небольшой баллистической ракеты. Батарейку со сроком службы в 28000 лет разработали российские ученые. Кстати, «вечный» аккумулятор для электромобиля из ядерных отходов в силу высокого энергопотребления, будет работать на самом деле не 28 тысяч лет, а всего лет 90. Украдено в России: китайцы создали «вечную батарейку» для электромобилей Главная беда любой электрической легковушки — необходимость постоянно подзаряжать ее аккумуляторы.
Создана первая в мире «вечная» батарейка. Она стоит дешевле литиевых аккумуляторов. Видео
Технически радиоизотопные генераторы не являются батареями, поскольку в отличие от электрохимических аккумуляторов их нельзя заряжать или перезаряжать. Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет. Студентка из МФТИ Екатерина Вахницкая разработала вечную батарейку для кардиостимуляторов.
В России изобретены «вечные» батарейки
Это знание способствует созданию разных устройств в сегменте органической фотовольтаики, таких как солнечные панели и батареи. Перенос заряда и энергии в конденсатах квантовых точек описан довольно давно [3, 5]. Однако с появлением изотопных источников тока задача моделирования транспорта носителей заряда, необходимого для оптимизации характеристик оптоэлектронных устройств на основе квантовых точек, решается лучше. Наногибридные материалы Неупорядоченные органические полупроводники применяются в РЭА даже в производстве кристаллов светодиодов. Активно исследуются возможности применения в тонкоплёночных транзисторах, фотовольтаике, сенсорах и др.
Преимущества неупорядоченных органических полупроводников перед другими материалами — гибкость, лёгкость, разнообразие свойств и возможность производства по дешёвой массовой технологии. В связи с относительно малой величиной диэлектрической проницаемости поглощение фотона приводит к образованию пар, в которых электрон и дырка разделены в пространстве, но связаны кулоновским взаимодействием геминальные пары. Вероятность полного разделения геминальной пары определяет фотогенерацию свободных носителей заряда: «электронов» и «дырок». Вот почему увеличение эффективности фотогенерации важно для развития устройств органической фотовольтаики и, в частности, солнечных элементов.
Разъяснение феномена и предтечи открытий связано с физическими свойствами наногибридных материалов. Изготовление конденсатов квантовых точек производится доступными методами, но для получения качественного покрытия необходимо тщательно соблюдать технологию и условия изготовления, а также выбирать тип органических молекул, «сшивающих» квантовые точки между собой [5]. Возможность замены лигандов позволяет менять расстояние между квантовыми точками и оптимизировать перенос энергии и заряда. Технология замены лигандов при комнатной температуре облегчает данный процесс, а наногибридные материалы с квантовыми точками разработчики РЭА используют не только для создания фотовольтаических элементов или светодиодов, но и для сложных полупроводниковых структур как основы новейших высокочувствительных сенсоров.
Он работал на бета-частицах стронция-90 по термоэлектрическому принципу, почти как термопара: между холодным и разогретым от активного источника полюсами-контактами возникала разность потенциалов напряжение , при подключении нагрузки создавалась классическая электрическая цепь с постоянным родом тока. Интересно, что для безопасной утилизации последних РИТЭГов с автономных антарктических метеопостов в 2015 году снаряжали полярную миссию. Пока же необслуживаемые метеостанции в труднодоступных районах питают электроэнергией от возобновляемых источников ветра и солнца. В рассматриваемом прототипе изотопной батареи он в 2,5 раза больше.
Специальные термо-фотоэлементы, преобразующие свет ближнего диапазона ИК-спектра в электрический ток, дают такой эффект, что энергии тратится меньше [4]. Можно сказать, батарея «сама себя экономит» и является аккумулятором для своей же энергии. Теплопроводность в сердцевине изделия отсутствует, а в перспективе добиваются, чтобы максимум возможной энергии альфа-распада переходил в излучение. Нагрев рабочей зоны капсулы имитирует ТЭН, поэтому вакуум в рабочей камере нужен для исключения конвекционных потерь.
По теме РИТЭГ уместно вспомнить, что тепло, как неизменный спутник процесса радиоактивного распада, уже является условием возникновения электрического тока после соответствующего преобразования. Для иллюстрации этого тезиса уместно вспомнить принцип работы элементов Пельтье; кроме прочего, ими комплектуются электронные устройства охлаждения: кулеры, пурифаеры и др. Из истории автономных элементов питания История автономных элементов питания по-своему любопытна. Древняя багдадская она же парфянская электрическая батарея была похожа на глиняный горшок, внутрь которого вставлен и зафиксирован полый цилиндр из меди.
По центру, так, чтобы тот не соприкасался со стенками трубы, установлен металлический железный стержень. Конструкция закрывалась пробкой из битумной смолы. Внешний вид старинной парфянской электрической батареи представлен на рис. Подобных артефактов при раскопках найдено несколько.
Местом обнаружения стало древнее поселение Худжут Рабу неподалеку от Багдада, где в 1936 году велись археологические раскопки. Возраст городища оценивается примерно в 2000 лет, оно было построено в Парфянскую эпоху предположительно между 250 г. Согласно предположению немецкого археолога Вильгельма Кенига, выдвинутому в 1938 году, предназначение сосуда было тем же, что у современного электрического аккумулятора. За загадочным артефактом прочно закрепилось название «багдадская батарейка».
Вероятность гипотезы подтверждена экспериментами, проведёнными после Второй мировой войны Уиллардом Греем, исследователем компании «Дженерал Электрик». Исследователь соорудил копию предполагаемой батарейки; после наполнения её электролитом Грей выяснил, что устройство является источником электрического тока с напряжением примерно 2 В [2]. Если это действительно так, то древние люди вполне могли пользоваться источниками питания с существенно более высоким напряжением, если включали подобные сосуды в последовательную электрическую цепь и извлекали из неё, к примеру, 220 В. Что касается альтернативных электрических батарей, работающих по принципу химической реакции, уместно вспомнить и такой вид химических источников тока, как батареи для акваторий.
Пример подобной электрической батареи представлен на рис. Одними из особенных и заслуживающих внимания химических источников тока являются специальные водоактивируемые батареи. Сухие законсервированные и герметично упакованные в целлофановую плёнку батареи способны обеспечить в электрической цепи ток 2—10 А зависит от типа батареи при заполнении резервуара водой.
Батарея работает, преобразуя энергию, выделяемую при распаде изотопов, в электричество. Первая ядерная батарея Betavolt может обеспечивать мощность 100 микроватт и напряжение 3 В, при размерах 15 x 15 x 5 кубических миллиметров. Компания заявила о планах по производству батареи мощностью 1 ватт к 2025 году.
У таких батарей низкий КПД на уровне единиц процентов, но работать они могут десятилетиями, поэтому, например, нашли применение в качестве бортовых систем питания межпланетных станций, которые направляются вглубь Солнечной системы.
Пригодные для использования в массовой электронике портативные прототипы атомных бета-гальванических батарей безуспешно пытаются создать в США, России и не только. 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.
А теперь представьте себе неделю, месяц... Как насчет десятилетий? Вот что мы можем сделать с помощью нашей технологии», — рассказал о разработке сотрудник стартапа Нил Найкер. В настоящий момент разработка переводится на коммерческую основу. Первые батареи такого типа начнут продаваться в конце этого года.
Вечные батарейки: новые изобретения ученых из Поднебесной очистят планету
«Вечная атомная батарейка». В 2020 году американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая потенциально может проработать. protivostad, Первые новости о супер пупер мега прорывных аккумуляторах которые уже практически начали производить появились лет 20 назад. Российские физики создали материал для "вечной" космической батарейки читайте также. Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки.
Создана первая в мире «вечная» батарейка. Она стоит дешевле литиевых аккумуляторов. Видео
Китайская компания "Betavolt Technology" объявила о разработке компактной батарейки на основе никеля-63. Год 1775 оказался для физики по-своему судьбоносным: «бессмертные» Парижской академии наук, заваленные проектами вечных двигателей, отказались их. Китайский стартап Betavolt представил новую батарею, которая, по их утверждениям, может генерировать электричество в течение 50 лет без необходимости зарядки или обслуживания.
Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку
В КНР разработали «вечную» батарейку 14 января, 17:57. В китайской стартап-фирме Betavolt сообщили о разработке уникального ядерного аккумулятора, способного снабжать. 28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? Рассказываем о "вечных" технологиях. При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору. Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет.
В КНР разработали «вечную» батарейку
Фото: Nano Diamond Battery Тесты, проведенные в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, подтвердили, что атомная батарейка безопасна для человека и окружающей среды: радиационный фон вокруг нее остается в норме. А алмазная оболочка выполняет дополнительную функцию — защищает устройство от возможных повреждений. По их заверениям, энергоэффективность атомных батареек настолько высока, что их можно ставить в пару с литиевыми аккумуляторами — и Nano Diamond Battery будет не только питать устройство, но еще и подзаряжать аккумулятор. По заявлениям представителей стартапа, с двумя компаниями уже заключены предварительные контракты на поставку атомных батарей, правда, названия этих компаний пока держатся в тайне. Если предположить, что все действительно обстоит именно так, как нам обещают, то на горизонте маячит событие невероятного, глобального масштаба: полный переворот всей энергетики человечества. В самом деле: абсолютно все конечные устройства, потребляющие электричество, — смартфоны, компьютеры, кардиостимуляторы, телевизоры, стиральные машины, автомобили, станки, космические корабли и что еще можно придумать — перестанут нуждаться во внешнем питании на ближайшие 28 тысяч лет. Электростанции станут никому не нужны, линии электропередачи будут заброшены, все розетки демонтированы, а в каждой лампочке появится собственный источник электричества, которого хватит примерно на тысячу человеческих поколений... Вам не кажется, что заявление NDB звучит как минимум несколько самонадеянно?
Пока создан только макет. Через год, может, чуть больше, он превратится в работающий прототип. Подобный источник питания идеально подойдет датчикам в автоматических системах управления и контроля, в том числе для бесперебойного мониторинга нефте и газопроводов в труднодоступных регионах Сибири, Дальнего Востока и Арктики. Датчики с "вечной" батарейкой могут широко применяться и при создании сложных механизмов, поскольку используемый в батарейке изотоп - карбид кремния - выдерживает температуру до 350 градусов.
Этот процесс известен достаточно давно, но до сих пор не существовало способа преобразовать энергию распада в электрическую с разумным выходом. Профессор Филипп Фуше и его сотрудники разработали метод, позволяющий улавливать большую часть образующихся при распаде электронов.
Например, кроме обычного водорода с одним протоном 1H существует его более тяжёлый изотоп - дейтерий 2H , у которого в ядре протон и нейтрон. Есть ещё и тритий с одним протоном и двумя нейтронами 3H. Если химических элементов в таблице Менделеева больше сотни, то изотопов - свыше трёх тысяч. Большинство из них нестабильны: одни распадаются миллиарды лет, другие - за доли секунды.
При распаде выделяется энергия, которую можно использовать себе во благо. Самый очевидный пример - атомные электростанции, в которых тепло от распада урана-237 превращается в электроэнергию. Такой источник энергии не обязательно должен быть громадным, как АЭС. Например, на космических аппаратах "Пионер" и "Вояджер" установлены вполне компактные энергетические установки, работающие на изотопе плутония. Благодаря им эти аппараты смогли покинуть пределы Солнечной системы и продолжают свой путь во Вселенной. Другой вариант использования энергии распада изотопа - новая технология под названием бетавольтаика. Как она работает? В результате бета-распада ядро изотопа выбрасывает электрон и антинейтрино либо - реже - позитрон и нейтрино излучение попадает в полупроводник, который преобразует его в электрический ток. Аналогичным образом устроена солнечная батарея, только здесь вместо фотонов от Солнца улавливается электрон от изотопа. Почему бетавольтаика так перспективна?
Она даёт энергию долго - десятилетиями. Не требует обслуживания. Да, у такой батарейки низкая мощность, но зато высокая энергоёмкость. И тут не нужны тяжёлые радиоактивные изотопы вроде плутония.
Стартап NDB сообщает о прорыве в области бесконечных батарей
Несмотря на небольшую эффективность таких установок — КПД составляет около четырех-пяти процентов — они способны функционировать на протяжении долгого времени. Так, благодаря РИТЭГу на основе плутония-238 «Вояджер-2» до сих пор способен передавать на Землю радиосигналы, хотя аппарат находится в полете уже почти 40 лет и его расстояние от Солнца превышает 111 астрономических единиц. Традиционно в устройствах используются плутоний-238, стронций-90, а также изотопы кюрия, полония и другие радиоактивные частицы. Их основными источниками являются ядерные реакторы — эти изотопы являются частью радиоактивных отходов. Существует и другой тип электрогенераторов, работающих на энергии радиоактивных распадов — бета-вольтаические генераторы. Они не требуют промежуточного превращения ионизирующего излучения в тепло. Вместо этого в устройствах возникают пары электрон-дырка при взаимодействии с электронами, выброшенными ядрами при бета-распаде. Эти пары напрямую и конвертируются в электрический ток. Как правило, для бета-вольтаических элементов используется тритий. Авторы новой идеи предложили использовать вместо него другие компоненты отходов, традиционно подлежащие утилизации, — графитовые стержни.
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. Источник: zonatex.
В перспективе это позволит сделать смартфоны и другие гаджеты вообще невесомыми. Ведь аккумулятор — это почти всегда самая тяжелая деталь в техническом устройстве. Однако сейчас ученые еще дорабатывают конструкции аккумуляторов нового типа и технологии их изготовления, чтобы повысить рабочие характеристики и безопасность при эксплуатации. Ожидается, что с новым аккумулятором смартфон даже при условии его многочасового ежедневного использования можно будет заряжать всего раз в неделю. При этом служить гаджет будет гораздо дольше. Поскольку «вечный» аккумулятор не изнашивается так быстро, ему ведь нужно реже питаться. Но и это еще не все!
Интересно: Подобный продукт имеется и у российских ученых. В структуре присутствует микроканальная объемная конструкция бета-гальванических элементов никеля. Данная ядерная батарея способна прослужить порядка 20 лет. Как утверждают сами разработчики, она может послужить аварийным источником питания и датчиком температурного режима в устройствах, использующихся в экстремальной температуре и местах со сложным доступом — горы, под водой или в космосе. Что собой представляет разработка NDB? Данный проект является взглядом в будущее. Представленная батарейка находится в специальном корпусе, в производстве которого использовались синтетические алмазы, внутри имеется стержень из радиоактивного материала.