Учени гръмнаха с огромна новина – създадена е батерия, която

Учени гръмнаха с голяма вест – основана е батерия, която в никакъв случай не се нуждае от зареждане.
Представете си, че в никакъв случай повече няма да зареждате телефона си или че имате пейсмейкър, който устоя цялостен живот.

Учените са съдали дребна нуклеарна батерия, захранвана с радиовъглерод – безвреден и несметен непряк артикул на нуклеарните централи.

За разлика от литиево-йонните акумулатори, които се разграждат с течение на времето и вредят на околната среда, тези нови разработки употребяват бета-радиация, с цел да провокират електронна лавина и да генерират електричество. Последният първообраз на екипа доста усъвършенства успеваемостта и макар че провокациите остават, един ден технологията може да направи нуклеарната сила толкоз налична, колкото и джобното ви устройство.

Проблемът с актуалните акумулатори

Мобилните телефони, които умират ненадейно, и електрическите транспортни средства, които не могат да стигнат до местоназначението си, акцентират общ проблем: рестриктивните мерки на батериите. Повечето презареждащи се литиево-йонни (Li-ion) акумулатори, които се намират във всичко – от телефони до коли – устоят единствено часове или дни сред зарежданията. С течение на времето продуктивността им понижава, което постанова по-често зареждане. За да решат този проблем, откривателите изследват нов метод: нуклеарни акумулатори, захранвани с радиовъглерод. Тези дребни и налични акумулатори биха могли да обезпечават безвредна и дълготрайна сила в продължение на десетилетия, без да се постанова да бъдат презареждани.

Представяне на ново решение

Су-Ил Ин, професор в Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology, ще показа откритията на екипа си на пролетната среща на Американското химическо сдружение (ACS), която се организира до 27 март. Събитието включва към 12 000 презентации, обхващащи необятен набор от научни тематики.

Екологични и софтуерни ограничавания

Честото презареждане е освен неловко, само че и лимитира полезността на технологии като дронове и отдалечени датчици, които разчитат на устойчиво и дълготрайно зареждане. Литиево-йонните акумулатори имат и екологични дефекти: добивът на литий е енергоемък, а неправилното изхвърляне може да навреди на екосистемите. Тъй като светът ни става все по-свързан и основан на данни, потребността от по-издръжливи и устойчиви решения за акумулатори нараства. По-добрите литиево-йонни акумулатори евентуално не са отговорът на това предизвикателство.

„ Ефективността на литиево-йонните акумулатори е съвсем изчерпана “, споделя Ин, който изследва бъдещите енергийни технологии.

Затова Ин и членовете на неговия екип създават нуклеарни акумулатори като опция на литиевите.

Как работят нуклеарните акумулатори

Ядрените акумулатори генерират сила, като употребяват високоенергийни частици, предавани от радиоактивни материали. Не всички радиоактивни детайли излъчват радиация, която е нездравословна за живите организми, а някои радиации могат да бъдат блокирани от избрани материали. Например бета-частиците (известни също като бета-лъчи) могат да бъдат екранирани с тъничък лист алуминий, което прави бета-фотоволтаиците евентуално безвреден избор за нуклеарни акумулатори.
Изследователите сътвориха първообраз на бетаволтаична батерия с въглерод-14 – нестабилна и радиоактивна форма на въглерода, наречена радиовъглерод.

„ Реших да употребявам радиоактивен изотоп на въглерода, тъй като той генерира единствено бета-лъчи “, споделя Ин.

Освен това, като непряк артикул на атомните електроцентрали, радиовъглеродът е на ниска цена, елементарно наличен и елементарен за преработване. И защото радиовъглеродът се разгражда доста постепенно, една батерия, захранвана с радиовъглерод, теоретично би могла да издържи хилядолетия.

Създаване на по-добра бетаволтаична батерия

В типичната бетаволтаична батерия електроните попадат върху полупроводник, което води до произвеждане на електрическа енергия. Полупроводниците са значим съставен елемент в бетаволтаичните акумулатори, защото те дават отговор главно за преобразуването на силата. Затова учените изследват усъвършенствани полупроводникови материали, с цел да реализиран по-висока успеваемост на превръщане на силата – мярка за това какъв брой дейно една батерия може да преобразува електроните в използваема електрическа енергия.

За да подобрят доста успеваемостта на превръщане на силата в новия си план, Ин и екипът му употребяват полупроводник въз основата на титанов диоксид – материал, който нормално се употребява в слънчевите кафези, сенсибилизиран с багрило въз основата на рутений.

По време на демонстрациите на прототипа на батерията откривателите откриват, че бета-лъчите, освободени от радиовъглерода на двата електрода, задействат багрилото на основата на рутений на анода да генерира електронна лавина, която се събира от пласта титанов диоксид и минава през външна верига, вследствие на което се получава използваемо електричество. В съпоставяне с предходен план с радиовъглерод единствено върху катода, батерията на откривателите с радиовъглерод в катода и анода има доста по-висока успеваемост на превръщане на силата – от 0,48 % до 2,86 %.

Дългосрочен капацитет и приложения

Тези дълготрайни нуклеарни акумулатори могат да дадат опция за многочислени приложения, споделя Ин. Например пейсмейкърът би издържал цялостен живот на човек, като се отстрани потребността от хирургическа замяна. Този бетаволтаичен дизайн обаче преобразува единствено дребна част от радиоактивния разпад в електрическа сила, което води до по-ниска продуктивност спрямо стандартните литиево-йонни акумулатори. Ученият допуска, че по-нататъшните старания за усъвършенстване на формата на бета-лъчевия излъчвател и създаването на по-ефективни бета-лъчеви абсорбери биха могли да подобрят работата на батерията и да усилят производството на електрическа енергия.

Преосмисляне на нуклеарната сила

С повишаването на опасенията, свързани с климата, публичното разбиране на нуклеарната сила се трансформира. Но за нея към момента се мисли като за сила, създавана единствено в огромна електроцентрала на отдалечено място. С тези акумулатори с двойни източници, чувствителни на багрило, Ин споделя: „ Можем да използваме безвредна нуклеарна сила в устройства с размер на пръст. “

Източник – SciTechDaily/Превод:SafeNews