Группа ученых из Научного института Тэгу-Кёнбук в Южной Корее представила прототип ядерной батареи на основе радиоактивного углерода. Инженеры уверяют, что решение безопасно. В будущем это может решить проблемы, связанные с зарядкой телефонов, работой различных датчиков и кардиостимуляторов. Это также уменьшит ущерб окружающей среде, наносимый добычей лития.
Как объясняют исследователи, ядерные батареи используют высокоэнергетические частицы, испускаемые радиоактивными материалами. В то же время некоторые виды излучений можно легко заблокировать, чтобы они не наносили вреда живым организмам. Например, бета-излучение можно экранировать тонким слоем алюминия, что делает бета-вольтаику потенциально безопасным выбором для ядерных батарей.
Исследователи разработали прототип такой батареи с использованием радиоактивного изотопа углерода С-14, который производит только вышеупомянутые бета-лучи. Более того, являясь побочным продуктом атомных электростанций, он недорог и легко поддается вторичной переработке. Более того, он очень медленно разлагается, поэтому в теории такая батарея, как подчеркивают ученые, могла бы работать несколько тысяч лет.
Как они объясняют, типичная бета-вольтаическая батарея работает по принципу столкновения электронов с полупроводником, что приводит к выработке электроэнергии. Поэтому полупроводники являются ключевым элементом в этом типе батарей. Поэтому ведутся исследования современных полупроводниковых материалов для достижения максимально возможной эффективности производства электроэнергии.
Теперь исследователи использовали материал на основе диоксида титана с добавлением красителя на основе рутения. Когда бета-частицы попадают в краситель, создается каскад электронов, который захватывается полупроводником.
Важно отметить, что в новой батарее радиоактивный углерод обнаружен как в окрашенном красителем аноде, так и в катоде. Обработав оба электрода радиоактивным изотопом, исследователи увеличили количество генерируемых бета-лучей и уменьшили потери энергии бета-излучения, связанные с расстоянием между двумя структурами.
Во время демонстрации прототипа они обнаружили, что бета-лучи, испускаемые радиоактивным углеродом на обоих электродах, вызывают реакцию в красителе на аноде.
По сравнению с предыдущей конструкцией, в которой радиоактивный изотоп использовался только в катоде, новая батарея имела значительно более высокую эффективность преобразования энергии, увеличившись с 0,48 до 2,86 процента. Исследователи говорят об улучшении формы излучателя излучения и разработке более эффективных веществ, которые будут поглощать эти лучи. Успех будет означать широкое использование ядерной энергии.
«Мы можем поместить эти батареи в устройства размером с палец», — говорит Су-Ил Ин, автор изобретения, которое будет представлено на весенней конференции Американского химического общества.
Как объясняют исследователи, ядерные батареи используют высокоэнергетические частицы, испускаемые радиоактивными материалами. В то же время некоторые виды излучений можно легко заблокировать, чтобы они не наносили вреда живым организмам. Например, бета-излучение можно экранировать тонким слоем алюминия, что делает бета-вольтаику потенциально безопасным выбором для ядерных батарей.
Исследователи разработали прототип такой батареи с использованием радиоактивного изотопа углерода С-14, который производит только вышеупомянутые бета-лучи. Более того, являясь побочным продуктом атомных электростанций, он недорог и легко поддается вторичной переработке. Более того, он очень медленно разлагается, поэтому в теории такая батарея, как подчеркивают ученые, могла бы работать несколько тысяч лет.
Как именно работает аккумулятор
Как они объясняют, типичная бета-вольтаическая батарея работает по принципу столкновения электронов с полупроводником, что приводит к выработке электроэнергии. Поэтому полупроводники являются ключевым элементом в этом типе батарей. Поэтому ведутся исследования современных полупроводниковых материалов для достижения максимально возможной эффективности производства электроэнергии.
Теперь исследователи использовали материал на основе диоксида титана с добавлением красителя на основе рутения. Когда бета-частицы попадают в краситель, создается каскад электронов, который захватывается полупроводником.
Важно отметить, что в новой батарее радиоактивный углерод обнаружен как в окрашенном красителем аноде, так и в катоде. Обработав оба электрода радиоактивным изотопом, исследователи увеличили количество генерируемых бета-лучей и уменьшили потери энергии бета-излучения, связанные с расстоянием между двумя структурами.
Во время демонстрации прототипа они обнаружили, что бета-лучи, испускаемые радиоактивным углеродом на обоих электродах, вызывают реакцию в красителе на аноде.
По сравнению с предыдущей конструкцией, в которой радиоактивный изотоп использовался только в катоде, новая батарея имела значительно более высокую эффективность преобразования энергии, увеличившись с 0,48 до 2,86 процента. Исследователи говорят об улучшении формы излучателя излучения и разработке более эффективных веществ, которые будут поглощать эти лучи. Успех будет означать широкое использование ядерной энергии.
«Мы можем поместить эти батареи в устройства размером с палец», — говорит Су-Ил Ин, автор изобретения, которое будет представлено на весенней конференции Американского химического общества.
Поделитесь в соцсетях:
