Focus 2 Ultra от Nubia
Возможный релиз MacBook Air?
Автопилот Tesla на бездорожье
SVG-битва нейросетей
Карманный проектор
Полёт над Луной

Новые японские батарейки из алмазов и углерода-14 переживут владельца, его внуков и правнуков

Японцы разработали элементы питания, которые способны работать сотни лет. Их основа — синтетические алмазы и радиоактивные изотопы. По словам исследователей, такие батареи подходят даже для космического оборудования. У них, конечно, есть недостатки, но и достоинств тоже немало. Подробности — в материале Selectel.

Новые японские батарейки из алмазов и углерода-14 переживут владельца, его внуков и правнуков

Авторы проекта — ученые и инженеры Национального института материаловедения Японии (National Institute of Materials Science, NIMS). Насколько можно понять, японцы собираются коммерциализировать изобретение, так что все детали конструкции батарей они не раскрывают. Но, в целом, понять можно.

Что это за элементы и зачем там алмазы?

Согласно источнику, японская батарея состоит из трех главных элементов. Два из них — радиоактивные, а третий, собственно, алмаз. Как и говорилось выше, минерал этот искусственный, так что стоимость всей системы не заоблачная.

Синтетические алмазы многие десятки лет используются в промышленности. Создаются они в лабораторных условиях, характеристики их приближены к природным, но стоимость в несколько десятков раз ниже.

Что касается радиоактивных элементов, то это изотопы углерода и никеля с длительным периодом полураспада. Для углерода-14 он составляет 5700 лет, а для никеля — 63-100 лет. Комбинация двух изотопов позволяет увеличить время работы батареи.

Алмазы служат в качестве электродов. Изотопы генерируют бета-излучение, ну а алмазы производят электрический ток. Для того, чтобы защитить окружающую среду и людей, элемент помещается в металлическую оболочку. Стекло, металлы, плексиглас не пропускают бета-излучение, так что обычного алюминия хватит, чтобы сделать батарею полностью безопасной. Она относится к типу бета-гальванических.

Если использовать элементы лишь в космической промышленности, то и проблемы с их утилизацией нет — все равно системы отправляются в космос и на другие планеты. Но, если применять алмазные батарейки на Земле, придется разработать безопасный и надежный процесс переработки.

Прототип есть, но кое-что нужно улучшить

Как и говорилось выше, у этого элемента питания есть как достоинства, так и недостатки. Преимущества солидные.

Во-первых, радиоактивные элементы можно брать из отходов АЭС. Изотоп углерода-14 используется во многих отраслях промышленности, в науке и медицине. Так, он применяется для радиоизотопного датирования и диагностики некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта.

При этом отходы АЭС с углеродом-14 (а накапливается он на графитовых стержнях из реакторов). Хранить подобные отходы и дорого, и непросто, поскольку нужны специальные методы защиты. Так что если алмазные батареи пустить на поток, то проблему отходов хотя бы частично можно решить.

Во-вторых, они крайне долговечны, о чем уже не раз было сказано. О запасе энергии можно просто не беспокоиться.

В-третьих, такие элементы надежны. Выходить из строя там особо нечему, разве что при механическом воздействии. «Они могут работать даже при высоких температурах, и их можно использовать, в частности, в космическом оборудовании и машинах для разведки полезных ископаемых», — сказал Сатоши Коидзуми (Satoshi Koizumi), один из авторов проекта алмазной батареи и сотрудник NIMS.В-четвертых, конструкция батарей на алмазах проще, чем конструкция РИТЭГ на плутонии, которые используются сейчас в космических аппаратах.

НО. Как всегда есть ложка дегтя во всей этой бочке меда. А именно — малая мощность батареи. Прототип выдает пока лишь 1 микроватт мощности, так что для того, чтобы обеспечить энергией космический аппарат, нужна либо огромная батарея, либо доработка элемента. И как раз в этом направлении будут действовать представители NIMS.

Алмазные батареи как тренд

Еще в августе мы писали о том, что американский стартап Nano Diamond Battery представил прототип бета-гальванической батареи, которая способна проработать тысячи лет. И да, там тоже используются алмазы и углерод-14. У американцев также есть прототип, плюс их элемент уже прошел несколько этапов тестирования.

Новые японские батарейки из алмазов и углерода-14 переживут владельца, его внуков и правнуков

Американский элемент питания не тайна, и протип батарейки изучили сторонние ученые. Безопасность и эффективность бета-гальванической батареи подтвердили в Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса и Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. Причем конкуренты прототипа батареи NDB демонстрировали 15% эффективности при производстве энергии. А у разработки калифорнийского стартапа благодаря синтетической алмазной структуре, которая выступает одновременно полупроводником и теплоотводом, эффективность достигла 40%. Внутренний стержень «фонит» до 28 000 лет, поэтому элементы питания будут работать гораздо дольше, чем техника, в которую они установлены.

Новые японские батарейки из алмазов и углерода-14 переживут владельца, его внуков и правнуков

Nano Diamond Battery предлагает бета-гальванические батареи в разных форм-факторах, включая привычные АА, AAA, 18650, CR2032 и других. Теоретически они могут работать совместно с литий-ионными батареями, установленными на большинстве современных устройств. При работе «алмазная» батарейка будет передавать излишки электричества литиевому аккумулятору.

Похоже на то, что алмазные элементы — новый тренд. Если удастся поднять их мощность, то батареи можно будет использовать не только в космической отрасли, но и на Земле. Конечно, с оглядкой на безопасность, — ведь стоит повредить металлическую оболочку, и бета-излучение станет воздействовать на окружающие элемент объекты.

Тем не менее, американцы сохраняют оптимизм. «Представьте себе iPhone. 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… Как насчет десятилетий? Вот что мы можем сделать с помощью нашей технологии», — рассказал о разработке NDB сотрудник стартапа Нил Найкер.

Подписывайтесь на блог Selectel, будем вместе следить за новыми технологиями и открытиями.

2727
25 комментариев

Спасибо за интересный материал!

Только вот что грустно:
Если использовать элементы лишь в космической промышленности, то и проблемы с их утилизацией нет — все равно системы отправляются в космос и на другие планеты.

Мне думается, что это сейчас в нашем представлении проблемы нет. Но т.к. все движется к освоению космоса, то и про экологию космоса тоже будем думать. Не сейчас, конечно, лет через тысячи, но все же... Эта позиция «после нас хоть потоп» — какая-то губительная😔

4

Так-то весь космос пронизан радиацией, это её часть. Нашу планету защищает атмосфера и магнитное поле. На том же Марсе такой уровень радиации, что за день человек получит годовую предельную дозу работника атомной промышленности.
А человек и Земля настолько мелкая часть во вселенной, что про возможность повлиять на экологию можно даже не думать.

2

Космический мусор уже давно стал проблемой на околоземной орбите

2

но все равно будут вырубаться на морозе 

3

Классная идея, надеемся на реализацию не только в космосе ))

1
Раскрывать всегда
США начали обсуждать план по смягчению санкций против России — Reuters

Госдеп и Минфин готовят предложение по снятию санкций с отдельных юрлиц и физлиц. С кого именно — неизвестно.

2222
66
22
11
Релоканты и прочие борцуны, что с лицом? Отставить трясску!
Стоимость биткоина упала за сутки на 9%, до $83,9 тысячи

Как отмечают аналитики, эффект от новостей о включении некоторых монет в крипторезерв США не мог продлиться долго.

1010
66
Словения: Покупка Старинного Дома - Реставрация с Душой

Словения, страна с захватывающими дух пейзажами, богатой историей и гостеприимными людьми, становится все более привлекательным местом для тех, кто мечтает о втором доме в Европе. Идея купить старинную недвижимость в Словении и вдохнуть в него новую жизнь, сохранив его историческое очарование, привлекает как опытных инвесторов, так и романтиков, ищ…

Тайваньская TSMC инвестирует $100 млрд для строительства заводов по производству чипов в США

Общие инвестиции компании в Соединённые Штаты составят $165 млрд.

11
11
11
День 1105: ФНС снова может проводить выездные налоговые проверки ИТ-компаний — мораторий на них не продлили

Собираем новости, события и мнения о рынках, банках и реакциях компаний.

Источник: «РИА Новости»
88
Суд приговорил инфоблогера Елену Блиновскую к пяти годам колонии и штрафу в 1 млн рублей

Также суд на четыре года запретил ей заниматься коммерческои деятельностью и удовлетворил гражданский иск на 587 млн рублей.

Источник: Суды общей юрисдикции города Москвы
5353
3333
99
99
66
11
11
Как двойственно - вроде и поделом за тупое дробление и откровенное инфоцыганство, с другой стороны она от бизнеса а не от чинушья , и как то неприятно, когда сажают человека бизнеса
Что подарить на 8 Марта: 10 идей для самых любимых

Найдите идеальный сюрприз для мамы, жены, сестры или подруги и сделайте 8 Марта незабываемым! Идеи подарков ждут в статье.

Что подарить на 8 Марта: 10 идей для самых любимых
11
Microsoft представила ИИ-помощника Dragon Copilot для врачей

Чтобы те «могли сосредоточиться на пациентах, а не компьютере».

Источник: Microsoft
1919
44
22
[]