Алмазная ядерная батарея может питать устройства в течение 50 лет
Ядерные батареи могут показаться чем-то сверхсовременным, но в той или иной форме они существуют с начала 1950-х годов.
Китайская компания Betavolt New Energy Technology представила новую модульную ядерную батарею, в которой используется комбинация радиоактивного изотопа никель-63 (⁶³Ni) и алмазного полупроводника 4-го поколения, которая может питать устройство в течение 50 лет.
Ядерные батареи могут показаться чем-то сверхсовременным, но в той или иной форме они существуют с начала 1950-х годов. Большинство из них представляют собой так называемые радиоизотопные термоэлектрические генераторы, которые превращают тепло распадающихся радиоактивных элементов в электричество с помощью какой-либо термопары.
В 2016 году был внедрен новый принцип, в котором используются слои алмаза, легированные радиоактивными изотопами — в случае первой попытки — углеродом-14 (¹⁴C).
Идея состоит в том, чтобы выбрать изотоп, который высвобождает бета-частицы (β⁻), которые по сути представляют собой высокоскоростные электроны или позитроны с высокой энергией. Когда они высвобождаются, алмазная матрица действует как полупроводник, генерируя электрический ток.
В новой батарее Betavolt, получившей название BV100, используются два слоя монокристаллического алмаза-полупроводника толщиной 10 микрон каждый, между которыми находится 2-микронный слой ⁶³Ni.
Каждый из таких сэндвичей может производить ток, но их также можно складывать друг на друга или соединять, как обычные гальванические элементы, чтобы сформировать сотни независимых модульных модулей, которые работают вместе, чтобы повысить ток.
Все это запечатано в специальный чехол для защиты от радиационного воздействия и защиты аккумулятора от физического повреждения.
BV100 может производить 100 микроватт при напряжении 3 В и имеет размеры 15 x 15 x 5 мм. По оценкам ученых, такие батареи однажды смогут питать мобильный телефон, чтобы он никогда не нуждался в подзарядке, или могли бы держать небольшой дрон в воздухе практически бесконечно.
По данным компании, BV100 находится в стадии опытного производства с прицелом на массовое производство. В 2025 году ожидается выпуск более крупной версии мощностью в один ватт. Плотность энергии BV100 в 10 раз выше, чем у литиевых батарей, и она не подвержена возгоранию или взрывам.
Поскольку она генерирует электричество, а не хранит его в форме химических реакций, батарея не испытывает проблем с циклом перезарядки. ⁶³Ni в конечном итоге распадается на нерадиоактивную медь, которая представляет минимальный риск для окружающей среды.