{"id":3062,"title":"10 \u0431\u0435\u0441\u043f\u043b\u0430\u0442\u043d\u044b\u0445 \u0431\u0438\u0437\u043d\u0435\u0441-\u0432\u0435\u0431\u0438\u043d\u0430\u0440\u043e\u0432 \u043e\u0442 \u044d\u043a\u0441\u043f\u0435\u0440\u0442\u043e\u0432 \u0438\u0437 \u041f\u0435\u043a\u0438\u043d\u0430 \u0438 \u0414\u0435\u043b\u0438","url":"\/redirect?component=advertising&id=3062&url=https:\/\/vc.ru\/promo\/234962-korotko-besplatnye-vebinary-po-predprinimatelstvu-na-angliyskom&hash=b135d4b599c1359513b114163f3419c38796c0f1b3d43d20b05d4b10b98bc257","isPaidAndBannersEnabled":false}
Будущее
Selectel

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.

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.

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.

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.

{ "author_name": "Selectel", "author_type": "editor", "tags": ["\u0431\u0443\u0434\u0443\u0449\u0435\u0435","selectel"], "comments": 25, "likes": 25, "favorites": 39, "is_advertisement": false, "subsite_label": "future", "id": 216090, "is_wide": false, "is_ugc": false, "date": "Wed, 03 Mar 2021 17:28:55 +0300", "is_special": false }
0
25 комментариев
Популярные
По порядку
Написать комментарий...
2

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😔

Ответить
2

Космический мусор уже давно стал проблемой на околоземной орбите

Ответить
1

👍 вот не могу не согласиться

Ответить
1

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.

Ответить
0

Мы еще так мало знаем про космос и его устройство, но то, что уже есть проблема с космическим мусором, как верно заметил Alex, дает повод задуматься. Да и на Земле пока так себе с утилизацией)

Однако, не вижу противоречий. При увеличении населения, развитии технологий — освоение других планет и галактик лишь вопрос времени.
Не хотелось бы такого развития, когда губится одна планета и население перемещается на следующую, чтобы потом загубить её, и так далее.

Человечество пока с разным успехом балансирует меж двух полюсов: поддержки флоры/фауны и её тотальным уничтожением.

Поэтому мне думается, что было бы хорошо не только создавать технологии, но и знать как их стереть/утилизировать, возвращаясь к первозданности до создания технологии.

Ответить
0

Если говорить про околоземную орбиту, то действительно проблема с мусором имеется. Но это проблема не относится к загрязнению космоса, а что ни на есть проблема нашей же Земли. Этот мусор может повредить спутники или,  столкнувшись, сойти со своей орбиты и полететь в сторону Земли. И если не сгорит в атмосфере, то свалится кому-нибудь на голову.
А все что выходит за рамки планеты - ничтожно. Сам по себе космос крайне жестокая среда и "загрязнить" её радиацией не получится. Тут скорее мы сами защищаемся от нее.

Вариант, когда этот вопрос стоит поднимать, только один - если мы однажды обнаружим планету с такими же условиями среды обитания как у нас, с живыми организмами или имеющую потенциальную возможность её завести. Но когда это будет, будет ли вообще, как далеко это будет находиться - не известно.
Поэтому задумываться над экологичностью сейчас точно нет никакого смысла, человечество еще слишком далеко от этого.

Ответить
3

но все равно будут вырубаться на морозе 

Ответить
2

Жду на алишке

Ответить
1

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

Ответить
0

Под Xbox если только. Мне кажется сейчас особо батарейки нигде и не используются кроме пару пультов по типу телека и кандея но они там и так годами живут. 

Ответить
0

а как же автомобильные аккумуляторы? да и техника (типа ноутов) тоже на батареях работает (литиевых, конечно, но это пока)

Ответить
1

тут речь про перспективу данной разработки
телефон, который не надо заряжать год... без регистрации и смс 

Ответить
1

Если дойдут до массового рынка "будем посмотреть" их стоимость) 

Ответить
0

Это прототип.

Первые компьютеры были величиной с одну твою квартиру, и стоили как десять таких же.
А сейчас ты сидишь за миниатюрным гаджетом, в миллион раз более производительным, и пишешь глупости.
Если бы не прогресс, никто бы твои глупости так и не прочитал.
Цени прогресс.

Ответить
0

не надо заряжать 28 тыщ лет. но и батарейка будет в миллионы раз больше нынешней LOL

Ответить
0

Да что телефон? Двигатели с крайне высоким кпд. Практически вечные. Это же мечта человечества и кошмар сечина и арабских шейхов.

Ответить
0

В завтрашний день смотреть могут не только лишь все (с)

Ответить
0

На некоторые удаленные базовые станции операторам приходится возить дизель, чтобы обеспечить их энергией. Радиомост обеспечивает обмен данных, а вот питание от такой батарейки вполне бы сошло.

Ответить
0

Гугли РИТЭГ и их судьбу.

Ответить
0

Да кто даст ядерное устройство гражданским? Идиоты всегда найдутся, кто полезет посмотреть как там внутри. Оно тебе надо, с дозимитром ходить? А так в полне ритеги применяют, в тех же буях оповещения. 

Ответить
0

И все таки страшно пользоваться радиоактивной батареей. Пусть даже небольшой шанс взрыва. Тут ожогом не отделаешься наверняка.

Ответить
0

так бета излучение вроде листом бумаги блокируется, это же всего навсего летящий электрон. Зачем делать оболочку из металла, почему не из пластика?

Ответить
0

Там вроде как был этот момент объяснён, там более не совсем экологично; а ещё в плане утилизации сложнее будет, так что этот вариант, как было сказано, более менее хорош

Ответить
0

🙂 👍 ❤

Ответить

Комментарий удален

Комментарии

null