Учені Інституту науки й технологій Тегу-Кьонбук, Південна Корея, розробили крихітні ядерні батареї, що живляться від радіовуглецю — безпечного й поширеного побічного продукту атомних електростанцій.
Учені Інституту науки й технологій Тегу-Кьонбук, Південна Корея, розробили крихітні ядерні батареї, що живляться від радіовуглецю — безпечного й поширеного побічного продукту атомних електростанцій.
На відміну від літій-іонних батарей, які з часом розкладаються й завдають шкоди навколишньому середовищу, ці нові розробки використовують бета-випромінювання для запуску електронної лавини й вироблення електроенергії. Останній прототип команди значно підвищив ефективність, і хоча виклики залишаються, ця технологія може одного дня зробити ядерну енергію такою ж доступною, як ваш кишеньковий пристрій, пише SciTechDaily.
Ядерні батареї, що працюють від радіовуглецю, можуть забезпечувати безпечну, тривалу енергію протягом десятиліть без потреби в підзарядці.
Ядерні батареї виробляють енергію, використовуючи високоенергетичні частинки, що випромінюються радіоактивними матеріалами. Не всі радіоактивні елементи випромінюють радіацію, шкідливу для живих організмів, а деякі випромінювання можуть бути заблоковані певними матеріалами. Наприклад, бета-частинки (також відомі як бета-промені) можна екранувати тонким листом алюмінію, що робить бета-вольтаїку потенційно безпечним вибором для ядерних батарей.
Дослідники створили прототип батареї з вуглецем-14, нестабільною та радіоактивною формою вуглецю, що називається радіовуглецем. Це побічний продукт атомних електростанцій, недорогий, легкодоступний і його легко переробити. А оскільки радіоактивний вуглець розкладається дуже повільно, радіовуглецевий акумулятор теоретично може працювати тисячоліттями.
Щоб значно підвищити ефективність перетворення енергії у своїй новій розробці, учені використали напівпровідник на основі діоксиду титану — матеріалу, який зазвичай використовується в сонячних батареях, сенсибілізованого барвником на основі рутенію. Вони зміцнили зв’язок між діоксидом титану й барвником за допомогою обробки лимонною кислотою. Коли бета-промені від радіовуглецю стикаються з обробленим барвником на основі рутенію, відбувається каскад реакцій перенесення електронів, який називається електронною лавиною. Потім лавина проходить крізь барвник, а діоксид титану ефективно збирає згенеровані електрони.
Нова батарея також містить радіовуглець у сенсибілізованому барвнику аноді та катоді. Обробивши обидва електроди радіоактивним ізотопом, дослідники збільшили кількість генерованих бета-променів і зменшили пов’язані з відстанню втрати енергії бета-випромінювання між двома структурами.
Однак ця бета-вольтаїчна конструкція перетворює лише крихітну частку радіоактивного розпаду в електричну енергію, що призводить до нижчої продуктивності порівняно зі звичайними літій-іонними батареями. Вчені припускають, що подальші зусилля з оптимізації форми бета-випромінювача та розробки більш ефективних поглиначів бета-випромінювання можуть підвищити продуктивність батареї та збільшити виробництво електроенергії.
Раніше dev.ua розповідав про розробку канадських дослідників — акумулятор на основі морської води, який здатний витримати до 380 000 циклів зарядки, що в 40 разів перевищує ресурс сучасних літій-іонних батарей.
