Pierwsza nuklearna bateria diamentowa zasila urządzenia przez tysiące lat
Ogniwo diamentowe gromadzi szybko poruszające się elektrony wzbudzone promieniowaniem, podobnie jak energia słoneczna wykorzystuje ogniwa fotowoltaiczne do przekształcania fotonów w energię elektryczną.
Pierwsza na świecie bateria jądrowa wykorzystująca radioaktywny izotop osadzony w diamencie może zasilać małe urządzenia przez tysiące lat.
Ujawniło to nowe badanie opublikowane przez Uniwersytet w Bristolu pierwsza na świecie nuklearna bateria diamentowa mógłby zasilać urządzenia przez tysiące lat.
W oświadczeniu opublikowanym 4 grudnia naukowcy wyjaśnili mechanikę baterii jądrowej, która wykorzystuje reakcję diamentu umieszczonego w pobliżu źródła radioaktywnego do spontanicznego wytwarzania energii elektrycznej.
Jak wyjaśnia, w przeciwieństwie do konwencjonalnych źródeł energii, akumulator ten nie wymaga żadnego ruchu – ani liniowego, ani obrotowego. To oznacza, że nie wymaga energii do przesuwania magnesu przez cewkę lub obracania twornika w polu magnetycznym w celu wytworzenia prądu elektrycznego.
Zamiast tego bateria ta gromadzi szybko poruszające się elektrony wzbudzone promieniowaniem, podobnie jak energia słoneczna, która wykorzystuje ogniwa fotowoltaiczne do przekształcania fotonów w energię elektryczną – wyjaśniają naukowcy.
Węgiel-14 jest kluczowym pierwiastkiem
Naukowcy po raz pierwszy zademonstrowali prototyp baterii diamentowej – wykorzystującej nikiel-63 jako źródło radioaktywne – w 2017 r. Teraz opracowali baterię wykonaną z radioaktywne izotopy węgla-14 zawarte w produkowanych diamentach.
Naukowcy wybrali węgiel-14 jako materiał źródłowy, ponieważ emituje on promieniowanie o krótkim zasięgu, które jest szybko absorbowane przez każdy materiał stały, co oznacza, że nie ma obaw o uszkodzenia spowodowane promieniowaniem.
Chociaż bliskość węgla-14 jest potencjalnie niebezpieczna, diament, który go zawiera zapobiega ucieczce promieniowania o krótkim zasięgu.
„Diament jest najtwardszą substancją znaną człowiekowi; dosłownie nie ma nic, co mogłoby zapewnić lepszą ochronę” – wyjaśnił kierownik badania, Neila Foxanie przekazano.
Niesamowicie wydajny
Nowe badanie ujawniło, że pojedyncze jądrowe ogniwo diamentowe zawierające 0,04 uncji (1 gram) węgla-14 może dostarczyć 15 dżuli energii elektrycznej dziennie.
Dla porównania A zwykła bateria alkaliczna AAktóry waży około 20 gramów, ma zdolność magazynowania energii 700 dżuli na gram.
Jednak pomimo dostarczenia w krótkim okresie większej ilości energii niż jądrowe ogniwo diamentowe, wyprzeda się w ciągu 24 godzin.
Natomiast okres półtrwania węgla-14 wynosi 5730 latco oznacza baterię tyle czasu zajęłoby wyczerpanie 50% energii.
Kolejnym punktem porównania używanym przez Live Science jest to, że statek kosmiczny zasilany baterią diamentu 14-węglowego dotrze do Alfa Centauri – naszej najbliższej gwiezdnej sąsiadki, oddalonej o około 4,4 roku świetlnego od Ziemi – na długo przed znacznym wyczerpaniem się energii.
Praktyczne zastosowania
Według naukowców bateria może mieć kilka zastosowań, m.in. w aparatach rentgenowskich i urządzeniach medycznych, które muszą działać długo, ale zużywają mało energii, np. rozruszniki serca.
Byłaby to również przydatna technologia dla maszyn pracujących w trudnych i niebezpiecznych środowiskach, np maszyny do wydobywania ropy i gazu pod powierzchnią morza.
Bateria mogłaby być również wystarczająco mała, aby zasilać znaczniki pracujące w częstotliwości radiowej w celu identyfikowania i lokalizowania urządzeń i ładunków na Ziemi lub w kosmosie.
