科学探索|科学家将核废料转化为可持续使用1000年的钻石电池( 二 )
核电池的起源可以追溯到1913年 , 当时英国物理学家亨利-莫斯利发现 , 粒子辐射可以产生电流 。在20世纪50年代和60年代 , 航空航天工业对莫斯利的发现非常感兴趣 , 因为它有可能为长期任务的航天器提供动力 。RCA公司也研究了核电池在无线电接收机和助听器中的应用 。
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纳米钻石晶体
但为了发展和维持这项发明 , 还需要其他技术 。在这方面 , 合成钻石的使用被认为是革命性的 , 因为它为放射性电池提供了安全性和导电性 。随着纳米技术的加入 , 一家美国公司打造了一个高功率的纳米钻石电池 。
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Arkenlight的碳-14钻石β辐射电转换电池的原型 。
NDB公司总部位于加利福尼亚州旧金山 , 成立于2012年 , 目标是创造一种更清洁、更环保的传统电池替代品 。这家初创公司在2016年推出了其版本的基于钻石的电池 , 并宣布在2020年进行两项概念验证测试 。它是试图将放射性钻石电池商业化的公司之一 。NDB的纳米钻石电池被描述为Alpha、Beta和中子辐射电池 , 根据他们官网的介绍 , 有如下特点:
持久性 。该公司计算出这些电池可以持续28000年 , 这意味着它们可以为长期任务中的空间飞行器、空间站和卫星提供可靠的动力 。地球上的无人机、电动汽车和飞机将永远不需要停下来充电 。
安全 。钻石不仅是最坚硬的物质之一 , 也是世界上最有导热性的材料之一 , 这有助于保护电池中的放射性同位素所产生的热量 , 使其迅速变成电流 。
市场友好性 。其中的PCD薄膜层使电池可以允许不同的形状和形式 。这就是为什么纳米钻石电池可以有多种用途 , 进入不同的市场 , 从上述的空间应用到消费电子 。不过 , 消费版寿命不会超过十年 。
纳米钻石电池计划在2023年进入市场 。
Arkenlight是将布里斯托尔的放射性钻石电池商业化的英国公司 , 计划在2023年下半年向市场发布他们的第一个产品 。
放射性钻石电池的未来
现代电子设备的便携性 , 电动汽车的日益普及 , 以及21世纪将人类带入火星的长期太空任务的竞赛 , 在过去几年中引发了人们对电池技术研究的日益关注 。
一些类型的电池更适合于某些应用 , 而对另一些应用则不那么有用 。但我们可以说 , 我们熟悉的传统锂离子电池不会很快被放射性钻石电池取代 。
传统电池的持续时间较短 , 但它们的制造成本也更低 。然而 , 与此同时 , 它们的寿命并不长(它们的寿命约为5年) , 这也是一个问题 , 因为它们也会产生大量的电子垃圾 , 不容易回收 。
放射性钻石电池更方便 , 因为它们的寿命比传统电池长很多 。如果它们能像NDB公司提出的那样被开发成通用电池 , 那么我们最终可能会得到比智能手机寿命长得多的电池 。
然而 , Arkenlight公司开发的钻石β辐射电转换技术不会走那么远 。该公司正在研究将其大量的碳-14betab电池堆叠成电池的设计 。为了提供高功率的放电 , 每个电池可以伴随着一个小型的超级电容器 , 这可以提供一个优秀的快速放电能力 。
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