
科学家开发了一种创新的电池,该电池将能量从放射性废物转化为电力,将核电发电的危险副产品转变为专门应用的潜在能源。
核电站在美国产生18%的电力。世界核协会。尽管这种能源不会产生碳排放,但它确实会产生可环境危险并保持活跃数千年的放射性废物。
为了重新利用这种废物,俄亥俄州立大学的研究团队使用了高密度材料,当吸收称为闪烁体晶体的辐射时发出光,并结合太阳能电池将伽马辐射转化为电力。
“核废料发出强大的伽马辐射,这是一种可以穿透大多数材料的高能形式,”雷蒙德曹,该研究的主要作者发表在《期刊》上光学材料:X 俄亥俄州立大学的机械和航空工程教授在一封电子邮件中告诉Live Science。 “我们的设备采用了闪烁体,这是一种吸收这些伽马射线并将其能量转换为可见光的专业材料,类似于黑暗中的对象的发光方式,但由辐射而不是阳光驱动。然后,该光被太阳能电池捕获,就像在太阳能电池板中发现的那样,将其转化为电力。”
使用两个放射性来源测试了原型电池,仅测量了4立方厘米的糖(大约是一茶匙糖的大小):Cesium-137和Cobalt-60。当使用更放射性的钴-60同位素时,电池在由Cesium-137和1,500纳米瓦的供电时产生288纳米瓦的功率 - 足以操作微电脑系统,例如微芯片或紧急设备。
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尽管该输出远低于为水壶供电所需的千瓦,但研究人员认为,该技术可以通过正确的电源来扩展到瓦茨级别的应用或超越瓦特的应用。
无论如何,新技术不会在家庭中使用 - 该系统依赖于高水平的环境辐射来运行,因此需要在废物站点进行原位。例如,研究人员设想了要在核系统中部署的电池进行空间和深海探索,在这种极端辐射水平使常规电源源不切实际。
“我们不产生或携带辐射源;取而代之的是,该设备是针对已经存在强烈伽马辐射的位置而设计的。” Cao说。 “这种方法的优点在于,屏蔽材料可以用闪烁体代替,并且可以收获其产生的发光光,并转化为电力。”
但是,在推出之前,仍然存在一些障碍。根据CAO的说法,高水平的辐射逐渐损坏闪烁体和太阳能电池。他说:“需要进一步的耐用,耐辐射的材料来确保系统的寿命。”
如果克服了,这些持久的电池可以部署在难以访问的高辐射区域,几乎不需要维护,从而使其成为有吸引力的能源解决方案。
“核电池概念非常有前途,”合着者易卜拉欣·奥克苏斯(Ibrahim Oksuz) 在一份声明中说。 “仍然有很多改进的空间,但我相信将来,这种方法将在能源生产和传感器行业中为自己提供重要的空间。”