ТОПАЗ — вечная батарейка. Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. Компания Betavolt утверждает, что созданный ею 3-вольтовый прототип атомной батарейки меньше монеты будет работать 50 лет. При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору.
Атомная батарейка: разработан прототип, способный держать зарядку тысячи лет
Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет. Американский стартап Nano Diamond Battery представил «вечную» ядерную батарейку — специальный корпус из синтетических алмазов. Год 1775 оказался для физики по-своему судьбоносным: «бессмертные» Парижской академии наук, заваленные проектами вечных двигателей, отказались их.
Изобретена "вечная" батарейка
В природе изотопа никель-63 не существует. Он получается в специальных ядерных реакторах, поэтому цена 1 г изотопа запредельная. Явно не для батареек смартфонов. Вечерний 3DNews Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий. Материалы по теме.
Внутри нее содержится 63 ядерных изотопа, при этом ее размер меньше монеты, сообщает газета Independent. Основное преимущество состоит в том, что ни жара, ни холод не могут нанести вред радионуклидной батарее. Между тем разработчики утверждают, что она совершенно безвредна и безопасна. Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров: — Будет дорогой однозначно. Изотоп никеля-63 получают из никеля-62, это один из природных изотопов никеля, но, чтобы этот никель-63 был чистым, нужно из природной смеси изотопов никеля выделить именно никель-62, для массового потребления это будет недешево.
Так как энергия этих электронов не очень большая, то и проникающая способность у них невелика, то есть все, что вылетает из никеля-63, за стенки батарейки не вылетает. С этой точки зрения можно сказать, что такие батареи относительно безопасны для человека.
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. 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.
То есть экономика станет настолько «зеленой», что перестанет влиять на глобальный климат. Причем китайские власти уже заявили, что готовы поделиться своими экологическими технологиями. Два года назад обе стороны уже выработали общую экологическую повестку: будет сокращаться использование угля для производства электроэнергии, положат конец вырубке лесов и ограничат выбросы метана главный производитель этого газа — не автомобили и промышленность, а сельскохозяйственные животные. Все это станет возможным за счет новых технологий, которые в начале 2024 года презентовали китайские ученые. А чем выше содержание биомассы в биодизельном топливе, тем полезнее оно для энергосбережения и сокращения выбросов углекислого газа. Шэнь Цзянь, профессор школы химии и материаловедения Нанкинского педагогического университета, и его команда придумали топливо на основе биологических жиров триглицеридов и отходов нефтепереработки. Такой биодизель можно заливать в автомобиль вместо обычной солярки. Причем топливо не просто «зеленое», оно еще и полезнее для автомобиля: у него отличные смазывающие свойства и высокая коррозионная стойкость. Так что автомобильный двигатель, который работает на таком биотопливе, прослужит дольше. Ученые не просто придумали лабораторный образец.
Ученые представили «вечную» батарейку, работающую на радиоактивных элементах
В России тоже есть подобные батареи, но они работают не дольше 20 лет. Бесконечный источник энергии Американские ученые из компании Nano Diamond Battery разработали «вечный» источник питания , способный работать тысячи и даже десятки тысяч лет. Они создали так называемую «бета-гальваническую батарею» betavoltaic и, по их заверениям, даже успешно испытали их в лабораторных условиях. Такой элемент питания может использоваться, по мнению разработчиков, в самых разных видах техники, начиная от носимых устройств и мобильных гаджетов и заканчивая средствами передвижения — поездами, электромобилями и даже самолетами. Как работают такие батареи В основе работы бета-гальванических батарей лежит принцип преобразования альфа- и бета-излучений радиоактивного вещества в обычный электрический ток, питающий всю современную технику. Как заверил Нима Голшарифи, созданным компанией источникам энергии можно придавать практически любую форму, другими словами, их можно выпускать в виде привычных многим батареек различных форматов — АА, 18650, CR2032 и др. Батарейка Nano Diamond Battery может работать тысячелетиями Конструкция бета-гальванической батареи состоит в первую очередь из радиоактивного сердечника, который выступает в качестве источника изотопов. Нима Голшарифи подчеркнул, что сердечник изготавливается из небольшого количества переработанных ядерных отходов.
В России создана вечная медицинская микробатарейка 26. Биотопливный элемент вводят пациенту через прокол в вене, что не предполагает обширного хирургического вмешательства. Прибор работает за счёт окисления глюкозы и, в отличие от обычных батарей, не требует замены.
Еще один тип аккумуляторов, который разрабатывают ученые, — кислородно-ионный. У него существенно более долгий срок службы, а для производства не требуются редкие материалы. В марте 2023 года ученым из Венского технологического университета удалось разработать кислородно-ионный аккумулятор с важнейшим преимуществом перед литий-ионным: он может регенерировать. По сути, его емкость не уменьшается безвозвратно, что делает его одним из самых долгоживущих аккумуляторов, созданных человеком.
Потенциальной заменой литий-ионных аккумуляторов могут также стать магниевые батареи. Они требуют в два раза меньше объема при той же плотности заряда, чем литиевые, а также менее пожароопасны при деградации.
Статья, описывающая исследование, появилась в журнале Physical Chemistry. Согласно тексту, новая батарея работает, используя «экситонную энергию» — состояние, в котором электрон поглощает достаточно заряженные фотоны света.
Появился новый концепт экобатареек По словам ученых, исследование обеспечивает теоретическую демонстрацию того, что изготовление квантовой батареи без потерь возможно.
Вечная энергия: американская студентка нечаянно изобрела "вечную" батарейку
Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. Устройство размерами 15х15х5 миллиметров (меньше рублевой монеты) способно в течение 50 лет выдавать напряжение три вольта — вдвое больше, чем стандартная пальчиковая батарейка. Поскольку «вечный» аккумулятор не изнашивается так быстро, ему ведь нужно реже питаться. Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки. В Китае намерены начать массовое производство «вечных» ядерных батареек для мобильного телефона.
В Курчатовском институте разработали «вечную» батарейку для кардиостимуляторов
изобретение, родственное скатерти-самобранке и ковру-самолёту. Принцип атомной батарейки в том, что радиоактивный изотоп, распадаясь, излучает тепло и разогревает капсулу, в которой он находится, до полутора тысяч градусов. Год 1775 оказался для физики по-своему судьбоносным: «бессмертные» Парижской академии наук, заваленные проектами вечных двигателей, отказались их. Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров.
Читайте также:
- Тенденции в разработке автономных источников питания
- «Вечные» батарейки и аккумуляторы
- Алмазы на кухне. Челябинец изобрел вечную батарейку для смартфона
- Выставка постпандемической реальности открылась в Электромузее на Ростокинской улице
- Атомные батарейки и зарядка по Wi-Fi: будущее рынка сохранения энергии | РБК Тренды
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
уникальные параметры и широкая востребованность. Физики из РФ разработали прототип ядерной батарейки, которая работает при помощи бета-распада никеля-63. Изготовил из платины и золота электроды, получив таким образом пару примитивных батареек, которые соединил последовательно, создав цепь напряжением между ними 1 В.
Появился проект вечной квантовой батарейки
Чтобы приблизиться к созданию такого «вечного двигателя» ученым пришлось пройти долгий путь и найти для начала способ получения никеля-63. protivostad, Первые новости о супер пупер мега прорывных аккумуляторах которые уже практически начали производить появились лет 20 назад. Вечная батарейка? Российские учёные сделали элемент питания со сроком работы 10 лет. Специалисты МГУ вместе с коллегами из химико-технологического университета заявили, что создали батарейку, срок годности которой достигнет 100 лет. Физики из РФ разработали прототип ядерной батарейки, которая работает при помощи бета-распада никеля-63.
Как получить тяжёлый никель
- Портал правительства Москвы
- В России создали прототип ядерной батарейки
- Невероятно, но в России создана «Вечная батарейка»!
- Изобретена "вечная" батарейка
Создана первая в мире «вечная» батарейка. Она стоит дешевле литиевых аккумуляторов. Видео
| Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет | Сотрудники НИЯУ МИФИ создали первый прототип атомной батарейки, способной работать до 80 лет без подзарядки. |
| Почему ядерные батарейки так и не стали популярны? История почти забытой технологии | Китайские ученые создали «вечную» ядерную батарею, которая может производить энергию до 50 лет без подзарядки. |
| В России создана вечная медицинская микробатарейка | В зависимости от потребляемой мощности аккумулятор, который никогда не требует подзарядки, проработает весь срок службы и дольше. |
| Алмазы на кухне. Челябинец изобрел вечную батарейку для смартфона | АиФ Челябинск | Новая технология позволяет создать батарейку со сроком службы более 100 лет. |
Подпишитесь на ежемесячную рассылку новостей и событий российской науки!
- Российские учёные создали атомную батарейку повышенной мощности
- Физики придумали «вечную» батарейку на основе алмаза
- Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
- «Вечная» батарейка на радиоактивных элементах — Кабель Иркутск