Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки.
Российские ученые изобрели «вечную» батарейку
Он излучает микродозы бетта-излучения, то есть электронов. Китайская разработка состоит из тончайших слоев никеля, перемежающихся с прослойками алмазного полупроводника. Таким образом выделяемые изотопом электроны «утилизируются» в полупроводниковых пластинах, создавая электрический ток. Прототип выдает напряжение 3В и мощность до 0,1Вт. Плотность энергии в батарейке примерно в 10 раз выше, чем в самом продвинутом современном литиевом аккумуляторе. Расчетный срок работы батареи — порядка 50 лет.
Betavolt утверждает, что BV100 абсолютно безвреден для людей.
Действующие прототипы батарейки проходят полноценные испытания и готовятся к серийному производству в 1-вольтовом варианте в 2025 году. Инженеры стартапа намерены предусмотреть применение своих источников питания в составе сборок. Таким образом будет обеспечена возможность получения больших мощностей для использования в смартфонах, беспилотных летательных аппаратах, медицинских устройствах, аэрокосмической сфере и, судя по всему, для электромобилей. Только представьте машину, которая ездит без единой заправки десятилетиями! Захватывает дух, не правда ли? В том же сообщении руководство предприятия сообщило, что ориентировочные сроки реализации российского проекта — 2020—2023 годы. С тех пор прошло почти семь лет.
В этом случае квантовая сеть не способна обмениваться энергией с окружающей средой, оставаясь устойчивой к потерям энергии. Специалисты предполагают, что такой метод позволит им полностью контролировать заряд и разряд элементов питания.
В перспективе это упростит имплантацию устройства. Катодом выступает обычный металлический стент, который широко используют в сосудистой хирургии.
Устанавливать биогенератор в человеческий организм будут с помощью стентирования. Впрочем, о том, когда это произойдёт, говорить пока рано.
«Вечные» батарейки и аккумуляторы
Достоинства нанопроводов как части батарейки не вызывали сомнения, но, как и многие другие прогрессивные материалы, эти элементы имеют и уязвимости. Дело в том, что нанопровод очень тонкий и хрупкий. В условиях эксплуатации он может растрескиваться и вовсе разрушаться. Случайное улучшение Проблема была решена Мией, которая просто покрыла активный элемент электролитным гелем и диоксидом марганца.
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.
Ранее исследователи из Швеции и США предложили создавать экраны смартфонов из прозрачной древесины. Самые важные и оперативные новости — в нашем телеграм-канале «Ямал-Медиа».
Над созданием источников питания, которые могли бы работать за счет энергии радиоизотопов, сейчас трудятся ученые по всему миру. Преимущество разработок ученых Самарского университета заключается в том, что создаваемый на основе их технологии продукт будет отличаться экологичностью, дешевизной и длительным периодом эксплуатации.
Эти преимущества обеспечиваются, во-первых, за счет применения в новой батарейке углерода-14 в качестве радиоактивного источника. Период полураспада этого элемента составляет 5700 лет и при этом, в отличие, например, от Ni-63, углерод-14 нетоксичен и отличается низкой стоимостью. Второе отличие разработки ученых Самарского университета состоит в том, что в качестве «подложки» под радиоактивный элемент используется принципиально новая структура — пористая карбидокремниевая гетероструктура. Технология, запатентованная учеными Самарского университета, совершенно отлична от традиционной: на готовой кремниевой подложке наращивается карбидная пленка «методом эндотаксии». Затраты существенно сокращаются, потому что мы не используем традиционный процесс формирования пленки на карбидокремниевой подложке, — отметила член команды разработчиков Самарского университета Альбина Гурская. Неоспоримым плюсом карбидокремниевой структуры также является ее устойчивость к радиации.
Представлена «вечная» батарейка на радиоактивных элементах
В природе такого изотопа не существует. Легче всего его получить из никеля-62, который образуется естественным путём. Поэтому сначала пришлось воспользоваться центрифугой, чтобы увеличить концентрацию никеля-62. Дальше ещё сложнее: целых два года бомбардировали нейтронами никель-62, чтобы часть атомов схватила дополнительную частицу и превратилась в никель-63. Об этом удалось договориться с Ленинградской АЭС.
Но далеко не весь металл превратился в нужный изотоп. Поэтому его разогрели до такого состояния, что он перешёл в газовую фазу, и снова разделили по массе, чтобы увеличить концентрацию никеля-63. Дорогой - это мягко сказано. Одна экспериментальная батарейка стоит от трёх до десяти миллионов рублей.
Ещё одна проблема - нанесение никеля-63 на подложку из кремния. Нужно обеспечить слой примерно в 15 нанометров, иначе распад будет поглощаться внутри самого материала. А неэффективно тратить столь дорогой изотоп, конечно, нельзя. Реакция порой идёт совершенно непредсказуемо и зависит от мелочей вплоть до тряпки, которой протирали стол.
Иван показывает на экране чёрно-белые пирамидки. Проверять правильность нанесения приходится с помощью атомно-силового микроскопа, который позволяет контролировать работу с точностью почти до атома. Мощность - 60 микроватт. Для сравнения: чтобы обеспечить энергией обычную лампочку, понадобится примерно десять миллионов таких устройств.
Атомная электростанция в сердце У обывателя сразу возникает вопрос: а можно ли на основе этой технологии сделать батарейку для телефона или ноутбука и навсегда забыть фразу "у меня гаджет разрядился"?
Он кислородно-ионный, и в отличие от других аккумуляторов, никогда не выйдет из строя. Одной из главных проблем всех аккумуляторов в том числе литий-ионных, которые широко применяются в современной электронике является деградация. Из-за циклов разряда и заряда или просто с течением времени содержимое аккумулятора становится более инертным и всё хуже справляется с задачей накопления электрической энергии. В результате батарея теряет значительную часть своей номинальной ёмкости, а в какой-то момент совсем перестаёт накапливать и отдавать заряд.
В перспективе устройство поможет пациентам, которым имплантирован кардиостимулятор, нейростимулятор или инфузионная помпа.
Новый источник энергии должен генерировать электричество внутри человека. По замыслу это даст возможность пожизненной имплантации устройства. Биотопливные генераторы, работающие на глюкозе, исследуются в десятках лабораторий по всему миру, хотя до внедрения дело пока не дошло.
Источником энергии в ней станут ядерные отходы. Таким образом, выходит, что питание нанобатарейки будет происходить за счет радиоактивных изотопов, которые используются в ядерных реакторах. Так может выглядеть почти вечная батарейка. Поэтому нет ничего удивительного в том, что разработчики не только справились с решением этой проблемы, но и акцентировали на этом внимание во время презентации концепта. Так, источник энергии в батарее защищается синтетическими алмазами, которые расположены вокруг последнего в несколько рядов. Всем известно, что алмаз является одним из наиболее твердых и прочных материалов, повредить или сломать который будет очень непросто.
Советско-российские разработки. Вечная батарейка
изобретение, родственное скатерти-самобранке и ковру-самолёту. Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки. Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку.
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
Российские учёные создали прототип батарейки на изотопе плутония. 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. В батарейках, созданных командой Скотта, радиоактивные изотопы выделяют электроны сверхвысокой энергии, подвергаясь радиоактивному распаду.
ТОПАЗ — вечная батарейка. Как это работает?
Пока не известно, купит ли себе патент на производство атомных батареек Илон Маск, но перспектива использования в транспорте сумасшедшая. По сути, владелец электрической машины больше не будет "привязан" к зарядной станции, а литийионный аккумулятор с атомной батарейкой внутри и генератором будет заряжаться практически сразу, как возникнет такая необходимость. В результате может получиться электромобиль с неограниченным запасом хода. Эксперты в области энергетики отмечают, что после начала производства таких батареек мир может вступить в новую энергетическую гонку, по сравнению с которой гонка вооружений может оказаться детской шалостью. Её суть будет заключаться в том, что атомная энергия в привычных объёмах понадобится только для гражданских объектов, в то время как вся промышленность может быть переведена на автономное энергоснабжение. Однако директор завода по производству автомобильных комплектующих Евгений Чистяков отметил, что экономика такого энергоснабжения ещё не посчитана. То, что атомная батарейка с большим энерговыходом будет востребована, — ясно уже сейчас. Весь вопрос в том, сколько будет стоить готовая технология. К примеру, у нас есть завод, который расходует определённое количество электроэнергии. Мы за электричество исправно платим, но нет никакой гарантии, что стоимость электричества изменится после выхода на рынок этого устройства. Если итоговая стоимость за киловатт упадёт вдвое — тогда можно обсуждать покупку Евгений Чистяков Директор завода по производству автомобильных комплектующих К тому моменту, как атомная батарейка поступит в обычную продажу для всех желающих, разработчикам придётся ответить на серьёзные вопросы.
Например, до сих пор ничего не говорится о возможном применении батарейки как дешёвого и легального оружия массового поражения. Особенно острым этот вопрос станет в тот момент, когда вместо изотопа никеля в качестве топлива начнут использовать изотопы плутония-238. Кроме того, до сих пор непонятно, сколько времени и финансовых ресурсов придётся потратить на переоборудование всей современной инфраструктуры под новый источник питания и насколько он источник , в конце концов, долговечен, надёжен и выгоден в использовании. Ответы на эти вопросы дадут не раньше чем через пять-семь лет — именно за этот срок учёные обещают представить первые коммерческие варианты новой технологии.
Так что автомобильный двигатель, который работает на таком биотопливе, прослужит дольше. Ученые не просто придумали лабораторный образец. Уже готово промышленное производство нового биодизеля, где каждый год будут производить 2 млн тонн. Все национальные сертификаты на новое топливо китайские власти уже выдали.
Команда создала сверхтонкий топливный элемент со сверхвысокой удельной мощностью, пишет агентство Xinhua. Для этого инженеры из Тяньцзиня использовали ультратонкую пленку из углеродных нановолокон, полученную методом электроформования. В итоге у такого топливного элемента объемная плотность мощности выросла почти вдвое. Водородные топливные элементы считаются одной из наиболее перспективных технологий. Однако увеличение их объемной удельной мощности всегда было серьезной проблемой. Китайский прорыв позволит создать водородные топливные элементы, которые будут по всем параметрам превосходить те, к которым мы привыкли сегодня.
Есть огромное количество ядерных отходов, оставшихся от ядерных установок. Такие отходы чрезвычайно токсичны, хранятся тысячи лет и представляют собой проблему, когда дело доходит до их безопасной утилизации захоронения и упаковки. Компания NDB заявляет, что может безопасно использовать эти отходы для выработки энергии в своих наноалмазных батареях. Этого можно добиться, перерабатывая графитовые ядерные отходы в чистую форму, а затем превращая их в алмазы. Когда отходы, окруженные алмазом, распадаются, он взаимодействует с углеродом, генерируя небольшой электрический ток. В зависимости от потребляемой мощности аккумулятор, который никогда не требует подзарядки, проработает весь срок службы и дольше.
Хуже всего, когда она несъёмная, ведь заменить её сложно или вообще невозможно, поэтому гаджет, в который она установлена, приходится отдавать в ремонт или выбрасывать. Кислородно-ионные аккумуляторы тоже подвержены проблеме деградации из-за перезарядных циклов, однако их химический состав позволяет с помощью специальной процедуры проводить регенерацию, возвращая им прежнюю ёмкость. Ещё одно преимущество этого изобретения — такие аккумуляторы можно производить без использования редкоземельных материалов, то есть они более экологичные и экономичные. Впрочем, у этого изобретения есть и недостатки.
Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет
Над созданием этой "вечной батарейки" в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома. «Использование биотопливного элемента (БТЭ) позволит предотвратить подобные оперативные вмешательства по замене аккумулятора, так как механизм использует в качестве топлива. 28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? Рассказываем о "вечных" технологиях. Батарейка на изотопах плутония, прототип которой создан в НИЯУ МИФИ по заказу Госкорпорации «Росатом», способна работать без подзарядки несколько десятилетий. Российские физики создали материал для "вечной" космической батарейки читайте также.
Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии
Новости / Батарейки и аккумуляторы. Российские ученые создали атомную батарейку, которая способна работать до 20 лет. Новая технология позволяет создать батарейку со сроком службы более 100 лет. Студентка из МФТИ Екатерина Вахницкая разработала вечную батарейку для кардиостимуляторов. Ученые представили новую разработку — ядерную батарейку, которая не превосходит по размерам монету.