Кстати, «вечный» аккумулятор для электромобиля из ядерных отходов в силу высокого энергопотребления, будет работать на самом деле не 28 тысяч лет, а всего лет 90. Чтобы приблизиться к созданию такого «вечного двигателя» ученым пришлось пройти долгий путь и найти для начала способ получения никеля-63. Физики из Университета Бристоля предложили концепцию «вечной» батареи на основе алмаза из радиоактивного изотопа — углерода-14. Над созданием этой "вечной батарейки" в течении 8-ми лет работала большая команда учёных Роскосмоса и Росатома. 28 тысяч лет без подзарядки: как устроена батарейка на ядерном топливе и насколько она безопасна? Рассказываем о "вечных" технологиях.
Российские ученые создали батарейку, работающую 100 лет
Если выделить из них углерод-14, их радиоактивность снизится, что уменьшит стоимость и повысит безопасность хранения этих ядерных отходов. Несмотря на малую мощность новых источников энергии, они обладают удивительным сроком действия. Аккумулятор, содержащий один грамм углерода-14, будет давать 15 джоулей в день — меньше, чем батареи типа АА. Этот срок сопоставим с временм существования современной человеческой цивилизации.
Очевидные приложения — маломощные электрические устройства, где требуется длительный срок службы источника энергии.
В этом случае квантовая сеть не способна обмениваться энергией с окружающей средой, оставаясь устойчивой к потерям энергии. Специалисты предполагают, что такой метод позволит им полностью контролировать заряд и разряд элементов питания.
С американской атомной батарейкой всё почти идеально — она не превышает в размерах обычный микрочип, не требует обслуживания и позволяет обеспечить значительным количеством электроэнергии целую серверную крупного предприятия. Единственный недостаток американского устройства — быстрый выход из строя. Научный сотрудник факультета физики Сямэньского университета в Китае Константин Ян отметил, что этот ресурс может вырабатываться за несколько лет. Заявляемый ресурс — почти 30 тыс. Это очень много, но с учётом отсутствия буферных зон — конденсаторов или литийионных аккумуляторов, большая часть электроэнергии будет просто уходить в никуда.
Суть в том, что пока не будет придумано хранилище для излишков энергии, смысла в таких батарейках нет. Российская разработка в этом смысле почти идеальна — небольшой размер, отсутствие потерь энергии и высокий КПД. Её стоимость может оказаться в десятки раз ниже, чем зарубежных аналогов Константин Ян Научный сотрудник факультета физики Сямэньского университета в Китае Кто первый взял, того и тапки С точки зрения перспектив эксперты ожидают первого технологического "взрыва" на рынке мобильной электроники. Ноутбуки, смартфоны, смарт-часы, фитнес-трекеры и вообще любое устройство "интернета вещей" может быть оснащено как упрощённой версией атомной батарейки, так и "топовой" конфигурацией с повышенной выработкой электроэнергии. Средняя цена "простой" версии на будущее — примерно 100 долларов. Цена за атомную батарейку верхнего уровня — около одной тысячи долларов США. Неуловимый русский "Посейдон". Почему США так боятся ядерного удара из глубин Кроме электроники такие источники питания могут служить отличным средством для зарядки аккумуляторов в электрических автомобилях. Пока не известно, купит ли себе патент на производство атомных батареек Илон Маск, но перспектива использования в транспорте сумасшедшая.
По сути, владелец электрической машины больше не будет "привязан" к зарядной станции, а литийионный аккумулятор с атомной батарейкой внутри и генератором будет заряжаться практически сразу, как возникнет такая необходимость.
Фото сделано незадолго до запуска в 1961 году. Это навигационный спутник, позволявший получать данные вне зависимости от погоды на поверхности. Фото: Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Ей предшествовало появление SNAP-1 — тестовой платформы, в которой применяли цикл Ренкина цикл преобразования тепла в работу с использованием изотопа церия и ртути в качестве теплоносителя. Инженеры продолжили работу над проектом, пытаясь решить вопрос с защитой будущих астронавтов и груза от радиации, удержав вес системы в определенных рамках: иначе ракета не взлетит.
В итоге «щитом» в SNAP-2 стал усеченный конус, заполненный гидридом лития. Реактор разместили вверху, капсулу с условной командой и грузом — за нижней частью. Последовавшие испытания показали, что идея хороша, да только не работает: в определенных условиях, вероятность появления которых высока, смертельная доза радиации пройдет сквозь защиту. Кроме того, конструкция оказалась весьма взрывоопасной. Transit 4A.
Атомные батарейки на плутонии-238, которого потратили 96 граммов, установили в навигационные спутники военных Transit 4A и 4B. Они выдавали 2,5 Вт электрической энергии тепловая была намного больше. Это был 1961 год. Спустя еще примерно год Transit 4B и некоторые другие спутники были повреждены из-за проведенных США ядерных испытаний в рамках программы Starfish Prime. Тогда на высоте 400 километров взорвали 1,44-мегатонный заряд, устроив небесный фейерверк, а заодно повредив собственную технику.
Ведь ядерную энергию воспринимали как-то не всерьез. После проведения испытаний Starfish Prime во многих точках мира наблюдалось полярное сияние. Ошибок случалось немало, в том числе после того, как в гонку «радиоактивных» спутников включился СССР, который вначале использовал полоний-210, а затем перешел на уран-235. Иногда атомные батарейки падали в океан упоминается несколько случаев , другие горели в атмосфере или были уничтожены при запуске. Были вопросы и к конструкции советских космических аппаратов: ситуацию можно сравнить с водителем, выбрасывающим весь мусор которого тонны из машины в окно — чего только не оказалось на мусорной орбите вокруг Земли!
Собственный опыт и опыт «коллег» подтолкнул американских инженеров к тому, чтобы разработать системы, которые активируются лишь после удаления от Земли. Это было важно, так как мощность батареек планировали нарастить.
Изобретена "вечная" батарейка
Чтобы приблизиться к созданию такого «вечного двигателя» ученым пришлось пройти долгий путь и найти для начала способ получения никеля-63. Поскольку «вечный» аккумулятор не изнашивается так быстро, ему ведь нужно реже питаться. Ученые представили новую разработку — ядерную батарейку, которая не превосходит по размерам монету. Как сообщил ресурсу New Atlas исполнительный директор Nano Diamond Battery Нима Голшарифи (Nima Golsharifi), одна такая батарейка может работать до 28 тыс. лет. При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору. «В наших аккумуляторах более низкая токовая нагрузка, чем в обычных, поэтому они выдерживают намного больше циклов зарядки-разрядки.
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
В Nano Diamond Battery отмечают, что батарейки безопасны для человека и окружающей среды. В процессе испытаний радиационный фон оставался в норме. А алмазная оболочка дешевые искусственные алмазы успешно защищала корпус от возможных повреждений. Еще один положительный момент — работающая батарейка не выделяет углекислый газ. Безопасность и эффективность бета-гальванической батареи подтвердили в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Внутренний стержень «фонит» до 28 000 лет, поэтому элементы питания будут работать гораздо дольше, чем техника, в которую они установлены.
Теоретически они могут работать совместно с литий-ионными батареями, установленными на большинстве современных устройств. При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору.
Как утверждают сами разработчики, она может послужить аварийным источником питания и датчиком температурного режима в устройствах, использующихся в экстремальной температуре и местах со сложным доступом — горы, под водой или в космосе. Что собой представляет разработка NDB? Данный проект является взглядом в будущее. Представленная батарейка находится в специальном корпусе, в производстве которого использовались синтетические алмазы, внутри имеется стержень из радиоактивного материала.
Неупругое рассеивание изотопного бета-излучения позволяет создавать электрическую энергию. Горючим в данном процессе служат отходы после переработки углерода-14. Радиокарбон используется при радиометрическом датировании, а также во время обследования болезней ЖКТ.
Также разработаны и успешно испытаны технические решения по использованию новой технологии. Так за счет стековой архитектуры параллельное и последовательное включение базовых тритиевых элементов «ЭТАК» , а также использования схем с преобразователями и накопителями электрической энергии можно увеличивать мощностные характеристики источника. Также можно изменять функциональность источника меняя форму, геометрию и материал корпуса источника. Источник: zonatex.
Ее использования также способствует удешевлению конечного продукта.
Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. По задумке они отлично подойдут для различных датчиков в труднодоступных районах и в Арктике. Разработка устойчива к низким температурам и, по словам разработчиков, спокойно выдержит высокую температуру вплоть до 350 градусов.
В КНР разработали «вечную» батарейку
Разработчики также отмечают, что новые батарейки безопасны для человека и окружающей среды, что подтвердилось в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Наша разработка полностью заряжала бы вашу батарею с нуля пять раз в час. Представьте себе это. Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня. А теперь представьте себе неделю, месяц...
Китайская разработка состоит из тончайших слоев никеля, перемежающихся с прослойками алмазного полупроводника. Таким образом выделяемые изотопом электроны «утилизируются» в полупроводниковых пластинах, создавая электрический ток.
Прототип выдает напряжение 3В и мощность до 0,1Вт. Плотность энергии в батарейке примерно в 10 раз выше, чем в самом продвинутом современном литиевом аккумуляторе. Расчетный срок работы батареи — порядка 50 лет. Betavolt утверждает, что BV100 абсолютно безвреден для людей. Он не имеет внешнего радиоактивного излучения.
Устройство также помогает частично утилизировать ядерные отходы — источником углерода-14 являются замедлители, графитовые стержни из ядерных реакторов. Концепция батареи была представлена на ежегодных лекциях в институте Кабот, о чем сообщает пресс-релиз университета. Традиционные радиоактивные батареи, или РИТЭГи радиоизотопные термоэлектрические генераторы , работают благодаря теплу, выделяемому в ходе распада радиоактивных элементов. Оно создает разницу температур в разных точках батареи, которую с помощью термоэлектрического эффекта преобразуют в электричество. Несмотря на небольшую эффективность таких установок — КПД составляет около четырех-пяти процентов — они способны функционировать на протяжении долгого времени.
Так, благодаря РИТЭГу на основе плутония-238 «Вояджер-2» до сих пор способен передавать на Землю радиосигналы, хотя аппарат находится в полете уже почти 40 лет и его расстояние от Солнца превышает 111 астрономических единиц. Традиционно в устройствах используются плутоний-238, стронций-90, а также изотопы кюрия, полония и другие радиоактивные частицы. Их основными источниками являются ядерные реакторы — эти изотопы являются частью радиоактивных отходов. Существует и другой тип электрогенераторов, работающих на энергии радиоактивных распадов — бета-вольтаические генераторы. Они не требуют промежуточного превращения ионизирующего излучения в тепло.
Также разработаны и успешно испытаны технические решения по использованию новой технологии. Так за счет стековой архитектуры параллельное и последовательное включение базовых тритиевых элементов «ЭТАК» , а также использования схем с преобразователями и накопителями электрической энергии можно увеличивать мощностные характеристики источника. Также можно изменять функциональность источника меняя форму, геометрию и материал корпуса источника. Источник: zonatex.
Вечные батарейки: новые изобретения ученых из Поднебесной очистят планету
Потом их стали внедрять в электромобилях, а в перспективе «водородные батарейки» попросту вытеснят все остальные даже в быту. В Циндао придумали вечный водный аккумулятор. Новая батарейка преобразует энергию радиоактивного распада в электрическую и может использоваться для питания микроэлектронной аппаратуры. В батарейках, созданных командой Скотта, радиоактивные изотопы выделяют электроны сверхвысокой энергии, подвергаясь радиоактивному распаду. Как сообщил ресурсу New Atlas исполнительный директор Nano Diamond Battery Нима Голшарифи (Nima Golsharifi), одна такая батарейка может работать до 28 тыс. лет.
Российские учёные сделали диагностику когнитивных нарушений более точной и быстрой
Учитывая, что батарейка которая указана в новости будет в продаже только в конце этого года, скорее у вас была другая батарейка, и может не ядерная, хз. Действительно ли она безопасна для человека и будет ли производство батареек дорогим, рассказывает доцент кафедры радиохимии химического факультета МГУ Владимир Петров. Батарейка, которая проработает в 14 раз больше, чем прошло лет с начала нашей эры. /. Сотрудники НИЯУ МИФИ создали первый прототип атомной батарейки, способной работать до 80 лет без подзарядки. Специалисты МГУ вместе с коллегами из химико-технологического университета заявили, что создали батарейку, срок годности которой достигнет 100 лет. «В наших аккумуляторах более низкая токовая нагрузка, чем в обычных, поэтому они выдерживают намного больше циклов зарядки-разрядки.
Алмазные батареи, работающие на ядерных отходах, могут прослужить тысячи лет
Несколько недель назад разработчик завершил тестирование, убедившись в работоспособности системы. Первые батареи такого типа появятся в продаже в конце этого года. Инвестором разработчиков выступил стартап-инкубатор Volkswagen Future Mobility. Разработка представляет собой специальный корпус из синтетических алмазов, внутрь которого помещен радиоактивный сердечник. В процессе неупругого рассеивания бета-излучение изотопов преобразуется в электрический ток. В качестве топлива используются переработанные ядерные отходы углерода-14. Этот изотоп применяется для радиоизотопного датирования и диагностики некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта. Он также накапливается в графитовых деталях ядерных реакторов, которые поглощают излучение ядерных топливных стержней. Хранить такие отходы опасно, дорого и трудно.
Пристальное внимание к автономным источникам питания, например, уделяют разработчики автомобилей. Предполагается, что огромная масса датчиков должна работать независимо в «умном автомобиле» в пассивном или активном режиме. Интерес к таким источникам питания активно проявляют и разработчики различных беспилотных аппаратов, поскольку для них крайне важны требования устойчивой работы легких по весу и в тоже время с большой удельной мощностью источников питания. Широкие возможности для использования новых батареек открываются в медицине, в частности, в кардиологии. Для кардиобольных остро стоит проблема замены элементов питания в датчиках кардиостимулятора, задающих ритм сердца. Повторную операцию могут выдержать далеко не все пациенты, и зачастую срок их жизни ограничен сроком работы кардиостимулятора. Как сообщало ИА REGNUM, исследования ученых Самарского университета по разработке новой технологии создания элементов питания, работающих на радиоактивных изотопах, начались еще полтора десятка лет назад. Получен патент на технологию изобретения новых полупроводниковых структур для получения электрической энергии за счет радиоизотопов.
В России создана вечная медицинская микробатарейка 26. Биотопливный элемент вводят пациенту через прокол в вене, что не предполагает обширного хирургического вмешательства. Прибор работает за счёт окисления глюкозы и, в отличие от обычных батарей, не требует замены.
Водородные топливные элементы считаются одной из наиболее перспективных технологий. Однако увеличение их объемной удельной мощности всегда было серьезной проблемой. Китайский прорыв позволит создать водородные топливные элементы, которые будут по всем параметрам превосходить те, к которым мы привыкли сегодня. Но самое главное — они будут абсолютно экологичны. Поначалу водородные топливные элементы изобретенные, к слову, еще в 1960-х применяли только на космических кораблях — такими дорогими были технологии. Потом их стали внедрять в электромобилях, а в перспективе «водородные батарейки» попросту вытеснят все остальные даже в быту. В Циндао придумали вечный водный аккумулятор Китайские инженеры бьются не только над водородными технологиями, они совершенствуют уже известные нам ионные аккумуляторы, пишет Mirage News. Во всем мире пытаются создать гибкие и безопасные аккумуляторы, основой для которых будет гидрогель то есть гель на основе воды. Правда, присутствие большого количества свободного растворителя — воды — это не только плюс, но и минус. Он ограничивает химический состав аккумуляторов паразитным выделением водорода, в результате чего электроды попросту растворяются со временем.