經過多年的研究,第一個由碳 14 製成的電池已經生產出來,它可以取代標準的鋰離子電池。
作為最初的電池,收藏家的價格可能遠高於傳統寶石,但其製造商的目標比珠寶市場更大。由這種設備供電的儀器可以使用數千年。更直接的相關性是,它們可以在為起搏器等設備供電時持續終生,從而避免更換操作。
碳 14 最為人所知的是,它是一種極其有用的同位素,在光合作用中與其他碳一起從大氣中吸收,然後慢慢衰變。其可預測的腐爛率使考古學家能夠古代骨頭或木製工具。
Carbon-14 因與 Sting 1980 年代反核熱門歌曲的合唱而獲得另一種聲譽我們在黑縫處工作。這位音樂家從此改變了他的看法隨著氣候變遷變得越來越令人擔憂,但這首歌向一代人介紹了碳14「致命一萬二千年」的概念。諷刺的是,一些青少年時期喜歡這首歌的人可能會發現惡魔化的同位素延長了他們的生命,而不是殺死他們。
英國原子能管理局 (UKAEA) 的莎拉·克拉克 (Sarah Clark) 在一份報告中表示:“鑽石電池提供了一種安全、可持續的方式來提供連續微瓦級的電力。”陳述。布里斯託大學教授湯姆·斯科特補充道:“我們的微功率技術可以支持從太空技術和安全設備到醫療植入物的一系列重要應用。”
碳 14 衰變成氮 14,在此過程中釋放出 β 輻射。 β 輻射只是快速移動的電子,當碳 14 被包裹在適當摻雜的普通碳鑽石中時,就會產生電流。連接到鑽石上的電線可以將電力傳送到需要的地方。 Scott 和 Clark 的團隊製作了自己的等離子沉積設備來沉積碳 14 和摻雜元素來製造包裹的鑽石。
碳 14 鑽石的半衰期長且可以直接轉化為電能,因此可以說是在需要很少電力的情況下的最終能源,但其長期可靠性至關重要。潛在用途的例子包括醫療植入物,特別是那些埋在身體深處難以更換的植入物,以及發送到深空或難以進入的地方(如沉睡的火山)的儀器。
美國太空總署最近航行者 2 號的等離子體科學儀器,因為飛船的電源即將耗盡。兩艘航行者號都依靠鈽238產生的熱量運行,鈽238每87.7年減半。發射 40 多年後,產生的熱量減少了 30%。
然而,碳 14 有一個5,700 年(史汀的時間範圍似乎是出於詩意的目的而選擇的)。如果阿基米德以某種方式製造出與航海家號發射時一樣強大的電池,那麼 2,300 年後,它的性能將比航海者號飛船上 47 年後目前的表現更好。未來由碳 14 電池供電的太空任務不需要比航海家號更快行駛,當它們經過附近的恆星時仍然可以運行。
航海家號和其他前往太陽系外層的任務需要重型放射性同位素熱電發電機將放射性衰變的熱量轉化為電能。碳 14 鑽石電池的輕得多,將有助於實現未來任務比航行者號更快的目標。
我們以前沒有使用碳14作為電源,因為壽命長意味著釋放的能量很低,除非你使用很多。作為商業反應器核廢料的組成部分,有相當多的碳 14 可供使用,但您必須先將其提取出來。然而,如果電子直接驅動電流,而不是為熱電發電機提供非常低效的動力,計算就會改變。
斯科特的團隊此前曾類似的東西使用少量的碳14,但擴大規模以取代商用電池,同時提供數千倍的使用壽命,是一個新的進步。同時,他們更先進的鎳63電池使用相同的想法在包裹的鑽石內產生電流。