科学家称,世界上第一个核动力电池使用嵌入钻石的放射性同位素,可以为小型设备供电数千年。
英国布里斯托大学的科学家在 12 月 4 日的一份报告中解释说,核电池利用靠近放射源的钻石的反应来自发发电。陈述。不需要任何运动——无论是线性运动还是旋转运动。这意味着不需要能量来移动磁铁穿过线圈或在磁场内转动电枢来产生电流,而传统电源则需要能量。
科学家们表示,金刚石电池收集由辐射激发的快速移动电子,类似于太阳能利用光伏电池将光子转化为电能的方式。
同一所大学的科学家于 2017 年首次展示了一种原型金刚石电池,该电池使用镍 63 作为放射源。在新项目中,该团队开发了一种由嵌入人造钻石中的碳 14 放射性同位素制成的电池。
研究人员选择碳14作为源材料,因为它会发出短程辐射,这种辐射很快就会被任何固体材料吸收——这意味着无需担心辐射造成的危害。尽管摄入或徒手接触碳 14 会很危险,但容纳碳 14 的钻石可以防止任何短程辐射逸出。
“钻石是人类已知的最坚硬的物质;实际上我们可以使用任何东西来提供更多的保护,”尼尔·福克斯布里斯托大学能源材料教授在声明中表示。
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碳 14 自然存在,但在用于控制核电站的石墨块中大量产生。研究人员发现同种型集中在这些块的表面。
含有 0.04 盎司(1 克)碳 14 的单个核金刚石电池每天可以提供 15 焦耳的电力。相比之下,标准 AA 碱性电池重约 0.7 盎司(20 克),其能量存储额定值为每克 700 焦耳。它在短期内可以提供比核金刚石电池更多的电力,但它会在 24 小时内耗尽。
相比之下,碳 14 的半衰期为 5,730 年,这意味着电池需要这么长时间才能耗尽 50% 的电量。这是。作为另一个比较点,由碳 14 金刚石电池供电的航天器将达到——我们最近的恒星邻居,大约是 4.4来自地球——早在它的能量被严重耗尽之前。
科学家们表示,这种电池可用于各种应用,包括电子、医疗设备和太空旅行。具体用途包括需要长时间运行但功耗较低的X射线机和医疗设备,例如心脏起搏器,以及在困难和危险环境下运行的机器,例如海底石油和天然气机械。电池还可以做得足够小,为射频标签供电,以识别和跟踪地球或太空上的设备和有效载荷。
该电池由布里斯托大学和英国原子能管理局 (UKAEA) 的团队在英国牛津郡阿宾登附近的等离子沉积设备上制造,没有移动部件,因此不需要维护,也不需要维护。有任何碳排放。