Атомные батарейки на плутонии-238, которого потратили 96 граммов, установили в навигационные спутники военных Transit 4A и 4B.
Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку
«Вечный» ресурс работы аккумулятора объяснили тем, что радиоактивное вещество внутри сердечника способно сохранять активность на протяжении тысячи лет. Китайские ученые создали «вечную» ядерную батарею, которая может производить энергию до 50 лет без подзарядки. Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. Поскольку бесконечный аккумулятор самозаряжается, любой избыточный заряд хранится во вторичных запоминающих устройствах, таких как конденсаторы. Первые рабочие образцы таких батареек, которые можно будет полноценно использоваться, могут появиться через 1-2 года. Китайские ученые создали «вечную» ядерную батарею, которая может производить энергию до 50 лет без подзарядки.
Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет
Затем они будут покрыты дополнительным безвредным слоем алмазов. Таким образом, NBD хочет снизить излучение сырья до "безвредного" уровня. Графит C-14 имеет очень длительный период полураспада и может излучать энергию соответственно долгое время - создается своего рода бесконечная батарея, которая постоянно заряжается сама по себе. Необработанные, мы должны знать об этом, но C-14 очень опасны.
Источник энергии NDB получается из изотопов среднего и высокого класса. Для обеспечения максимальной безопасности для пользователя изотопы экранированы несколькими слоями синтетического алмаза - одного из самых твердых материалов, которые можно повредить или сломать. Энергия поглощается в алмазе путем неупругого рассеяния, которое используется для выработки электроэнергии.
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. Вот почему так важны характеристики материалов: к примеру, период полураспада тория-228 составляет 2 года, а америция-241 — около 400 лет. Выбранный плутоний-238 — элемент с 87-летним периодом полураспада.
Гарантированный срок службы изделий обозначен разработчиками в 30 лет. Как и в любом «рукотворном» устройстве со сложными элементами, в том числе в РЭА, отдельные элементы изделия неравномерно сохраняют свойства, а общая надёжность зависит от расчёта «наработки до отказа» самых нестабильных компонентов. Поэтому в расчётах долговременности эксплуатации учитываются риски разрушения проводников в том числе с алмазным напылением , деградация поверхности и кристаллов фотоэлементов, возможная потеря вакуума в капсуле. При нарушении целостности оболочки и корпуса изотопный источник автономного питания можно переместить в новую оболочку, и сохранённая энергия обеспечит разность потенциалов на полюсах.
Таким образом, теоретически ядро, если оно сохранено, можно использовать и далее в других источниках питания РЭА. Но вот что крайне важно: чем меньше живёт активный изотоп, тем выше при одинаковой энергии распада и прочих равных условиях его энергоёмкость и отдаваемая в нагрузку полезная мощность. Как мы отметили выше, изотопный источник тока практически лишён эффекта саморазряда, так как реакция происходит только при наличии «внутреннего тока» и ЭДС, связанной с подключением внешней нагрузки. Применяемый в плутониевой электрической батарее принцип преобразования энергии ядерного распада в электрическую называют термофотовольтаическим [4].
Альфа-источник окружён вакуумной капсулой, внешние стенки которой покрыты слоем наночастиц. Тепло от ионизирующего излучения нагревает капсулу до 1500 К, заставляя её поверхность светиться. Чувствительные и адаптированные к среде фотоэлементы, окружающие капсулу и способные выдерживать колоссальный нагрев окружающей температуры, улавливают эти изменения спектра. В принципе работы изделий особенности фотогенерации: образование подвижных электронов и дырок при поглощении квантов света, в том числе в органических полупроводниках с изменениями от освещённости и температуры.
Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. По задумке они отлично подойдут для различных датчиков в труднодоступных районах и в Арктике. Разработка устойчива к низким температурам и, по словам разработчиков, спокойно выдержит высокую температуру вплоть до 350 градусов. В бытовых условиях такие источники питания могут использоваться от «умных» автомобилей, до беспилотных устройств, одним словом, для тех технологий, которые как раз сейчас переживают «бум» своего развития.
Это делает проще процесс создания элемента и помогает держать под контролем обратное электричество, которое часть мощности забирает себе. Как утверждают создатели, их батарейка, если её сравнить с подобными, даёт возможность в три раза сделать меньше величину элемента, в разы повысить удельную мощность и в 2 раза уменьшить её создание. Из-за микроканальной структуры увеличивается эффективная площадь преобразования бета-лучей в 14 раз.
Что в дальнейшем даст возможность опять понизить производство источника где-то в 2 раза из-за того, что рационально будет расходоваться дорогостоящий радиоизотоп, — сообщил один из её создателей доцент Сергей Леготин НИТУ «МИСиС». Данная батарейка может функционировать до 20 лет. При этом, батарейку можно применить в нескольких высокофункциональных системах: она может быть применена как аварийный источник питания и температурный датчик в приборах, которые применяют, когда наступают экстремальные температуры или она может быть применена в отдалённых или недосягаемых местах.
Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки
Заряд, генерируемый, оптимизируемый и хранимый NDB, может использоваться для питания устройств любого размера, от самолетов и ракет до электромобилей, слуховых аппаратов, смартфонов, датчиков и многого другого. Сейчас компания добилась значительного прогресса в лабораторных испытаниях с Национальной лабораторией Лоренса Ливермора, с одной стороны, и Кавендишской лабораторией Кембриджского университета, с другой. Цель NDB сейчас - вывести на рынок версию Nano Diamond Battery, максимальный срок службы которой составляет 28 000 лет. Компания говорит, что она абсолютно гибка в выборе типа используемой аккумуляторной батареи. Это позволило нам взломать код при разработке этого революционного, меняющего жизнь решения. С аккумулятором NDB мы добились огромного прорыва в области технологий, которые не содержат вредных выбросов, служат тысячи лет и требуют только доступа к естественному воздуху для питания устройств. Нима Гольшарифи, генеральный директор и соучредитель NDB: "Если бы коммерциализация увенчалась успехом, то батарея Nano Diamond Battery также могла бы обеспечить решающую конкуренцию самодостаточным системам, таким как топливные элементы".
Ранее исследователи из Швеции и США предложили создавать экраны смартфонов из прозрачной древесины. Самые важные и оперативные новости — в нашем телеграм-канале «Ямал-Медиа».
В России из него придумали делать наноструктурированный электродный материал. А поскольку бусофит — это углеволокнистая ткань, аккумулятор из него получается очень тонкий и легкий. 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.
Слушать Американский стартап показал «вечную» ядерную батарейку «Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня. А теперь представьте себе неделю, месяц…» Nano Diamond Battery показал прототип бета-гальванической батареи, способной работать тысячи лет. Разработку переводят на коммерческую основу. Подробности — в материале Selectel. Американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая способна проработать тысячи лет. Это не теория, сейчас разработку переводят на коммерческую основу. Несколько недель назад разработчик завершил тестирование, убедившись в работоспособности системы. Первые батареи такого типа появятся в продаже в конце этого года. Инвестором разработчиков выступил стартап-инкубатор Volkswagen Future Mobility. Для будущего.
Алмазы на кухне. Челябинец изобрел вечную батарейку для смартфона
Наша разработка полностью заряжала бы вашу батарею с нуля пять раз в час. Представьте себе это. Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня. А теперь представьте себе неделю, месяц... Как насчет десятилетий?
Карбид кремния работает при температуре на 150 градусов выше.
Он в 10 раз радиационно пассивнее, чем кремний, то есть, если в Чернобыльской ситуации роботы переставали слушаться, то на карбиде кремния уровень облучения допускается в 10 раз выше», — прокомментировал Виктор Чепурнов. Пристальное внимание к автономным источникам питания, например, уделяют разработчики автомобилей. Предполагается, что огромная масса датчиков должна работать независимо в «умном автомобиле» в пассивном или активном режиме. Интерес к таким источникам питания активно проявляют и разработчики различных беспилотных аппаратов, поскольку для них крайне важны требования устойчивой работы легких по весу и в тоже время с большой удельной мощностью источников питания. Широкие возможности для использования новых батареек открываются в медицине, в частности, в кардиологии.
Для кардиобольных остро стоит проблема замены элементов питания в датчиках кардиостимулятора, задающих ритм сердца. Повторную операцию могут выдержать далеко не все пациенты, и зачастую срок их жизни ограничен сроком работы кардиостимулятора.
Подобного рода батареи применяются в подводных и космических системах, разных электронных устройствах. 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.
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. Он получается в специальных ядерных реакторах, поэтому цена 1 г изотопа запредельная. Явно не для батареек смартфонов.
От смартфона до ракеты. Учёные создали "вечную" атомную батарейку
| Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею | "Земляную" батарейку не сравнить по мощности с обычной, зато она вечная и экологически чистая, а все её составляющие можно купить в любом хозяйственном магазине. |
| Представлена «вечная» батарейка на радиоактивных элементах / Хабр | Атомные батарейки на плутонии-238, которого потратили 96 граммов, установили в навигационные спутники военных Transit 4A и 4B. |
Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет
К концу 2020-го данный вид батареек будет запущен в продажу. В качестве инвестора выступает стартап-инкубатор Volkswagen Future Mobility. 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?
Разработка представляет собой специальный корпус из синтетических алмазов, внутрь которого помещен радиоактивный сердечник. В процессе неупругого рассеивания бета-излучение изотопов преобразуется в электрический ток. В качестве топлива используются переработанные ядерные отходы углерода-14. Этот изотоп применяется для радиоизотопного датирования и диагностики некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта. Он также накапливается в графитовых деталях ядерных реакторов, которые поглощают излучение ядерных топливных стержней.
Хранить такие отходы опасно, дорого и трудно. Батареи на углероде-14 решают сразу две проблемы — недолговечность обычных элементов питания и переработки радиоактивных отходов. В Nano Diamond Battery отмечают, что батарейки безопасны для человека и окружающей среды. В процессе испытаний радиационный фон оставался в норме.
Ломоносова совместно с РХТУ им. Менделеева создали батарейку, работающую на энергии, которая выделяется при бета-распаде изотопа никеля. Делаем электричество из изотопов Вспоминаем школьный курс химии и физики. Слово "изотоп" означает, что мы имеем дело с химическим элементом, который занимает ту же клеточку в таблице Менделеева, но имеет другую массу ядра.
Разницу в массе обеспечивают "лишние" или "недостающие" нейтроны. 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.
А алмазная оболочка дешевые искусственные алмазы успешно защищала корпус от возможных повреждений. Еще один положительный момент — работающая батарейка не выделяет углекислый газ. Безопасность и эффективность бета-гальванической батареи подтвердили в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Внутренний стержень «фонит» до 28 000 лет, поэтому элементы питания будут работать гораздо дольше, чем техника, в которую они установлены. Теоретически они могут работать совместно с литий-ионными батареями, установленными на большинстве современных устройств. При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору. Наша разработка полностью заряжала бы вашу батарею с нуля пять раз в час. Представьте себе это. Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня.
Вечные батарейки: новые изобретения ученых из Поднебесной очистят планету
Румынский инженер Карпен в 1950 создал вечную батарейку. Впрочем, от идеи сделать вечную батарейку наши ученые не отказались и сконцентрировали исследования на другом радиоизотопе — никеле-63, период полураспада которого 100 лет. Китайский стартап Betavolt представил новую «вечную» батарею, которая может генерировать электроэнергию в течение 50 лет. Американский стартап Nano Diamond Battery сообщил об успешном испытании «атомной» батарейки, которая может проработать 28 тысяч лет. Устройство размерами 15х15х5 миллиметров (меньше рублевой монеты) способно в течение 50 лет выдавать напряжение три вольта — вдвое больше, чем стандартная пальчиковая батарейка.
В Китае создали ядерную батарейку, способную проработать 50 лет
Выставка «Вечная батарейка» о современном мире, переживающем пандемию, открылась в Электромузее на Ростокинской улице. В дальнейшем наработки планируется использовать для создания первого прототипа "вечной" ядерной батарейки. Изготовил из платины и золота электроды, получив таким образом пару примитивных батареек, которые соединил последовательно, создав цепь напряжением между ними 1 В. Исследователи и учёные из Технического университета Вены изобрели аккумулятор принципиально нового типа.
Рекомендации
- Вечная батарейка может прослужить тысячи лет
- Ученые представили новую разработку ядерную батарейку, которая не превосходит по размерам монету.
- Давление - миллионы атмосфер
- Также в «Общество»
- «Вечная» батарейка на радиоактивных элементах
ТОПАЗ — вечная батарейка. Как это работает?
Они требуют в два раза меньше объема при той же плотности заряда, чем литиевые, а также менее пожароопасны при деградации. Еще один возможный вариант — натриево-ионные батареи. Они рассматриваются как более дешевая и безопасная альтернатива литиевым и подходят для хранения энергии, так как лучше работают при очень высоких и низких температурах. Компания надеется предоставить первые образцы клиентам в следующем году и запустить полномасштабное производство к концу десятилетия. Первая натрий-ионная батарея, 2015 годИсточник: Spectrum Новые технологии производства аккумуляторов дойдут до мобильных устройств, как только их «обкатают» на электромобилях — тогда нам не придется читать инструкции о безопасной зарядке смартфонов. Но пока мы ждем этого будущего, не лишним будет освежить свои знания.
К концу 2020-го данный вид батареек будет запущен в продажу. В качестве инвестора выступает стартап-инкубатор Volkswagen Future Mobility. 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?
Впрочем, пока на руках у них только концепция нового энергетического чуда. Они собирают деньги, чтобы через два года представить публике действующий прототип. Надо сказать, что ядерными батарейками занимается достаточно много исследовательских групп. Ее мощность превышает обычные батарейки в 10 раз. А срок службы определен в 20 лет. Скромнее, но более реалистично.
Изотопы радиоактивного элемента в процессе так называемого «неупругого рассеяния» взаимодействуют с алмазным покрытием, и в итоге энергия бета-излучения преобразуется в электрический ток. Для чего нужна «вечная» батарея Столь значительный период работы батарей разработчики объяснили тем, что используемое в качестве сердечника вещество может оставаться радиоактивным сотни и тысячи лет. Они отметили также, что такие батареи могут вырабатывать чрезмерно большое количество энергии, которую они предлагают хранить в дополнительной «буферной» емкости. В качестве такой емкости могут служить суперконденсаторы , а в России , как сообщал CNews, как раз научились изготавливать их из бесполезного сорного растения — борщевика. Лабораторные испытания Прототипы бета-гальванических батарей, разработанные в Nano Diamond Battery , были протестированы в двух лабораториях — Кавендишской лаборатории Кембриджского университета и Ливерморской национальной лаборатории им Э. Результаты испытаний показали, что творение ученых компании обходили другие элементы питания на основе синтетических алмазов — если те демонстрировали 15-процентный прирост эффективности в сравнении с традиционными батареями, включая литий-ионные, то в случае разработки Nano Diamond Battery этот показатель был 40-процентным. Форму батарее Nano Diamond Battery можно придать любую В то же время разработчики пока не могут точно сказать, когда элементы питания, основанные на разработанной ими технологии, начнут использоваться повсеместно. Первые версии таких элементов питания, пригодные для повседневного использования, могут появиться в течение двух лет.
Российские ученые создали батарейку, работающую 100 лет
Над созданием этой "вечной батарейки" в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома. Китайский стартап Betavolt представил новую батарею, которая, по их утверждениям, может генерировать электричество в течение 50 лет без необходимости зарядки или обслуживания. Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. Выставка «Вечная батарейка» о современном мире, переживающем пандемию, открылась в Электромузее на Ростокинской улице.