Не вечная батарейка, наверное, а то сразу захочется и вечного двигателя!
В Курчатовском институте разработали «вечную» батарейку для кардиостимуляторов
Батарейки на основе данной технологии обладают небольшим весом и устойчивостью к радиации. Физики из Университета Бристоля предложили концепцию «вечной» батареи на основе алмаза из радиоактивного изотопа — углерода-14. В компании NDB (разработчик батарейки) утверждают, что продукт позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от смартфона до небольшой баллистической ракеты. И несмотря на то, что новость об атомной вечной батарейке полугодичной давности, я не могу мимо нее пройти и предлагаю ознакомить с ней вас, уважаемый читатель.
«Вечная» батарейка на радиоактивных элементах
Делаем электричество из изотопов Вспоминаем школьный курс химии и физики. Слово "изотоп" означает, что мы имеем дело с химическим элементом, который занимает ту же клеточку в таблице Менделеева, но имеет другую массу ядра. Разницу в массе обеспечивают "лишние" или "недостающие" нейтроны. Например, кроме обычного водорода с одним протоном 1H существует его более тяжёлый изотоп - дейтерий 2H , у которого в ядре протон и нейтрон. Есть ещё и тритий с одним протоном и двумя нейтронами 3H. Если химических элементов в таблице Менделеева больше сотни, то изотопов - свыше трёх тысяч. Большинство из них нестабильны: одни распадаются миллиарды лет, другие - за доли секунды. При распаде выделяется энергия, которую можно использовать себе во благо.
Самый очевидный пример - атомные электростанции, в которых тепло от распада урана-237 превращается в электроэнергию. Такой источник энергии не обязательно должен быть громадным, как АЭС. Например, на космических аппаратах "Пионер" и "Вояджер" установлены вполне компактные энергетические установки, работающие на изотопе плутония. Благодаря им эти аппараты смогли покинуть пределы Солнечной системы и продолжают свой путь во Вселенной. Другой вариант использования энергии распада изотопа - новая технология под названием бетавольтаика. Как она работает? В результате бета-распада ядро изотопа выбрасывает электрон и антинейтрино либо - реже - позитрон и нейтрино излучение попадает в полупроводник, который преобразует его в электрический ток.
Аналогичным образом устроена солнечная батарея, только здесь вместо фотонов от Солнца улавливается электрон от изотопа. Почему бетавольтаика так перспективна? Она даёт энергию долго - десятилетиями.
Но это очень-очень дорого и сложно. Потребуется много радиоактивного материала, батарейки начнут вскрывать, а это уже вопросы безопасности производства, использования и переработки», — сообщил в разговоре с RT Сергей Леготин. В настоящий момент разработка МИСиС проходит процедуру международного патентования, а сам вуз признан зарубежными экспертами «одним из ключевых участников мирового рынка бетавольтаических батарей», отмечает пресс-служба университета. С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи.
Ошибка в тексте?
Электротранспорт и бытовая техника Продвинутый Li-Ion В 2019 году Tesla объявила о разработке батарей, способных выдержать 1 млн миль свыше 1,6 млн км пути без необходимости замены. Текущие аккумуляторы нужно менять после 300 — 500 тыс. Новая батарейка Tesla Фото: electrek. Пока вышли первые протестированные образцы.
Графит В 2020 году Mercedes-Benz объявил о планах по созданию органического аккумулятора. Основой технологии станет графит с электролитом на водяном растворе. Это позволит исключить использование тяжелых и токсичных металлов, а утилизировать батареи можно будет путем компостирования. Однако в Mercedes отмечают, что начало массового производства таких аккумуляторов начнется не раньше, чем через 15 лет. Углеродные волокна В 2021 году группа ученых из технологического университета Чалмерса в Швеции представила аккумулятор для автомобиля из углеродного волокна. Пластина аккумулятора из углеродного волокна Фото: Advanced Energy and Sustainability Research Батарея из углеродного волокна в виде крышки багажника Фото: Advanced Energy and Sustainability Research В будущем такие аккумуляторы из композитных материалов можно будет использовать как в автомобилях, так и в самолетах, чтобы сделать их легче и экологичнее.
Пока ведутся испытания прототипов разных форм-факторов. Без кобальта В конце 2019 года IBM представила образец аккумулятора без никеля и кобальта, из материалов, которые могут быть получены из морской воды. Он включает комбинацию катодного материала без тяжелых металлов и безопасного жидкого электролита с высокой температурой горения. Специалисты уже подсчитали, что эти материалы могут сделать аккумуляторы дешевле существующих литий-ионных и при этом будут иметь более высокие характеристики скорости зарядки и энергетической плотности, а также будут менее огнеопасными. Авторы разработки считают, что у нее есть потенциал для внедрения в отрасль электромобилей. Кроме того, тесты показали, что батарея способна прослужить достаточно долго, чтобы ее можно было использовать в интеллектуальных электросетях и новой энергетической инфраструктуре.
Для будущего производства аккумуляторов IBM уже заключила коммерческое соглашение с Mercedes-Benz, поставщиком электролита Central Glass и производителем батарей Sidus. Полимеры В 2017 году стартап Ionic Materials презентовал полимерный аккумулятор, который в перспективе сможет заменить литий-ионные. Компания заявила, что полимерные литий-металлические аккумуляторы будут безопаснее, долговечнее и экономически выгоднее, так как процесс их производства похож на производство пластиковой упаковки.
Компактный размер позволяет использовать сразу несколько ядерных батарей для производства большего количества энергии При этом смартфоны, в которых используется даже один миниатюрный радиоизотопный генератор, никогда не нужно будет заряжать, а дроны смогут летать без подзарядки в течение всего срока эксплуатации.
Как утверждают в стартапе, многослойная конструкция батареи позволяет избежать возгорания или взрыва из-за внешнего воздействия. Она также способна работать при температуре от минус 60 до плюс 120 градусов Цельсия. Фото: Betavolt Фото: Betavolt Также в компании заявили, что атомная батарея абсолютно безопасна для здоровья человека и окружающей среды, не генерирует ионизирующего излучения и пригодна для использования в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы и искусственные сердца. После распада 63 изотопа превращаются в стабильный изотоп меди, который нерадиоактивен и не представляет никакой угрозы.
США и Европа также работают над созданием миниатюрных ядерных батарей Ядерные батареи или радиоизотопные генераторы — это устройство, в которых энергия распада радиоактивного изотопа преобразуется в электрическую энергию. От ядерных реакторов они отличаются тем, что в них не используется цепная реакция.
Без зарядки 50 лет: в Китае разработали ядерную батарею
Несмотря на относительную безопасность для человека и возможность работать до 20 и более лет, атомные батарейки пока не находят применения в быту из-за дороговизны производства. Но это очень-очень дорого и сложно. Потребуется много радиоактивного материала, батарейки начнут вскрывать, а это уже вопросы безопасности производства, использования и переработки», — сообщил в разговоре с RT Сергей Леготин. В настоящий момент разработка МИСиС проходит процедуру международного патентования, а сам вуз признан зарубежными экспертами «одним из ключевых участников мирового рынка бетавольтаических батарей», отмечает пресс-служба университета.
С учётом улучшенных характеристик российская атомная батарейка сможет занять существенную долю этого рынка, уверены исследователи. Ошибка в тексте?
Батарея работает, преобразуя энергию, выделяемую при распаде изотопов, в электричество. Первая ядерная батарея Betavolt может обеспечивать мощность 100 микроватт и напряжение 3 В, при размерах 15 x 15 x 5 кубических миллиметров. Компания заявила о планах по производству батареи мощностью 1 ватт к 2025 году.
Анод генератора сделан из полимерного гидрогеля и по своим механическим свойствам похож на стенку сосуда. В перспективе это упростит имплантацию устройства. Катодом выступает обычный металлический стент, который широко используют в сосудистой хирургии. Устанавливать биогенератор в человеческий организм будут с помощью стентирования.
В результате бета-распада ядро изотопа выбрасывает электрон и антинейтрино либо - реже - позитрон и нейтрино излучение попадает в полупроводник, который преобразует его в электрический ток. Аналогичным образом устроена солнечная батарея, только здесь вместо фотонов от Солнца улавливается электрон от изотопа. Почему бетавольтаика так перспективна?
Она даёт энергию долго - десятилетиями. Не требует обслуживания. Да, у такой батарейки низкая мощность, но зато высокая энергоёмкость. И тут не нужны тяжёлые радиоактивные изотопы вроде плутония. Бета-распад куда более невинен. Как получить тяжёлый никель Патент на бетавольтаику был получен ещё в 1957 году, но реализовать его удалось только сейчас. Одно дело теория, другое - реально работающий гаджет.
Сначала ориентировались на сверхтяжёлый водород - тритий. Но его тяжело загнать в твёрдое состояние, а работать с радиоактивным газом как-то не хочется, - объясняет один из авторов проекта, аспирант химического факультета МГУ им. Ломоносова Иван Харитонов. В итоге остановились на никеле-63. В природе такого изотопа не существует. Легче всего его получить из никеля-62, который образуется естественным путём. Поэтому сначала пришлось воспользоваться центрифугой, чтобы увеличить концентрацию никеля-62.
Дальше ещё сложнее: целых два года бомбардировали нейтронами никель-62, чтобы часть атомов схватила дополнительную частицу и превратилась в никель-63.
ТОПАЗ — вечная батарейка. Как это работает?
А сколько процентов емкости потеряет эта "вечная" батарейка после хотя бы пробега? Китайский стартап Betavolt представил новую «вечную» батарею, которая может генерировать электроэнергию в течение 50 лет. Смотрите видео онлайн «Российские ученые создали батарейку из плутония, которая может работать вечно» на канале «Телеканал МИР» в хорошем качестве и бесплатно.
Появился проект вечной квантовой батарейки
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. Для будущего. Selectel 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.
Одной из главных проблем всех аккумуляторов в том числе литий-ионных, которые широко применяются в современной электронике является деградация. Из-за циклов разряда и заряда или просто с течением времени содержимое аккумулятора становится более инертным и всё хуже справляется с задачей накопления электрической энергии. В результате батарея теряет значительную часть своей номинальной ёмкости, а в какой-то момент совсем перестаёт накапливать и отдавать заряд. Хуже всего, когда она несъёмная, ведь заменить её сложно или вообще невозможно, поэтому гаджет, в который она установлена, приходится отдавать в ремонт или выбрасывать.
Представьте себе это. Представьте себе мир, в котором вам вообще не придется заряжать аккумулятор в течение дня. А теперь представьте себе неделю, месяц… Как насчет десятилетий? Вот что мы можем сделать с помощью нашей технологии», — рассказал о разработке NDB сотрудник стартапа Нил Найкер. Компания NDB поделилась планами наладить коммерческое производство бета-гальванических батарей к концу года. Заключены два предварительных контракта на поставку батарей американским компаниям.
Будущие бета-тестеры занимаются производством, обслуживанием и утилизацией продуктов ядерного топлива, а также производством аэрокосмической, оборонной и охранной продукции. Названия первых клиентов пока держат в секрете. Читайте также:.
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.
Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет
Тем не менее, до сих пор находятся энтузиасты, которые верят в светлое будущее батареек с радиоизотопами. Технически радиоизотопные генераторы не являются батареями, поскольку в отличие от электрохимических аккумуляторов их нельзя заряжать или перезаряжать. Студентка из МФТИ Екатерина Вахницкая разработала вечную батарейку для кардиостимуляторов. Российские ученые разработали технологию "вечной" ядерной батарейки.
Самарские ученые разработали «вечную» батарейку со сроком службы 100 лет
Профессор Филипп Фуше и его сотрудники разработали метод, позволяющий улавливать большую часть образующихся при распаде электронов. В качестве ловушки они использовали специально обработанный кристалл кремния, обладающего полупроводниковыми свойствами, где и генерировался электрический ток.
После использования набор радиоактивных элементов в батарее преобразуется в стабильный изотоп меди, в котором нет никакой угрозы для здоровья и экологии. Разработку уже активно испытывают, скоро будет запущен ее серийный выпуск. Подпишитесь на нас.
История почти забытой технологии Автор: Ян Альшевский В прошлом футуристы видели транспорт будущего движимым за счет энергии от атомных источников питания. Маленькая батарейка обычно светящаяся — так передавали образ художники заменила бы тысячи литров бензина или дизельного топлива. Почти бесконечную энергию могли бы использовать не только машины, но и корабли, отправленные бороздить бескрайние просторы Вселенной. Новость «Ученые разработали атомную батарейку для космических кораблей» вызвала бы определенный интерес.
Но на деле «атомные батарейки» используются давно — аж с шестидесятых годов прошлого века. Каждая из них заслуживает отдельной истории. В качестве «движущей» силы они используют нагрев, то есть тепловую энергию. Это одно из основных отличий от атомных реакторов, в которых происходит цепная ядерная реакция. Реакторы используются давно, однако они имеют большие габариты и вес, а ведь мы говорим о «космических батарейках». РИТЭГи планировалось использовать для космических аппаратов, но позже сферу применения расширили в том числе на медицинскую технику, например электрокардиостимуляторы. Первыми новую технологию, по крайней мере официально, внедрили американские военные в спутниках Transit 4A и 4B. Батарею для них разработали в рамках программы SNAP-3.
Transit 4A находится в нижней части — это цилиндр. 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.
К концу 2020-го данный вид батареек будет запущен в продажу. В качестве инвестора выступает стартап-инкубатор Volkswagen Future Mobility. Интересно: Подобный продукт имеется и у российских ученых.
В структуре присутствует микроканальная объемная конструкция бета-гальванических элементов никеля. Данная ядерная батарея способна прослужить порядка 20 лет. 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?
Атомная батарейка: разработан прототип, способный держать зарядку тысячи лет
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. Батареи на углероде-14 решают сразу две проблемы — недолговечность обычных элементов питания и переработки радиоактивных отходов.
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.
Прибор работает за счёт окисления глюкозы и, в отличие от обычных батарей, не требует замены. Об этом сообщил ТГ-канал «Спецоперация Z». Отметим, что эта микро-батарея может использоваться во всех имплантируемых медицинских устройствах.
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 бытовых условиях такие источники питания могут использоваться от «умных» автомобилей, до беспилотных устройств, одним словом, для тех технологий, которые как раз сейчас переживают «бум» своего развития.
Этот процесс известен достаточно давно, но до сих пор не существовало способа преобразовать энергию распада в электрическую с разумным выходом. Профессор Филипп Фуше и его сотрудники разработали метод, позволяющий улавливать большую часть образующихся при распаде электронов.
Вечные батарейки: новые изобретения ученых из Поднебесной очистят планету
«Помещая радиоактивный материал внутрь алмаза, мы превращаем проблему ядерных отходов в батарейку для длительной выработки чистой энергии», — заявил Скотт. Вечная батарейка для кардиостимуляторов будет работать на глюкозе. В компании NDB (разработчик батарейки) утверждают, что продукт позволит "вечно" снабжать энергией абсолютно любое устройство: от смартфона до небольшой баллистической ракеты. Не вечная батарейка, наверное, а то сразу захочется и вечного двигателя!