Миниатюрная атомная батарея может работать десятилетиями в космосе или на море
Ядерная батарея, работающая на радиоактивном распаде, а не на химических реакциях, может прослужить десятилетия. Самая эффективная конструкция на сегодняшний день может приблизить эту концепцию к реальности.
Исследователи хотели использовать радиоактивные атомы для создания исключительно долговечных и устойчивых к повреждениям батарей с 1900-х годов. Хотя некоторые прототипы были собраны и даже использовались в космических миссиях, они были не очень эффективны. Теперь Шуао Ван из Университета Сучжоу в Китае и его коллеги улучшили эффективность конструкции ядерной батареи в 8000 раз.
Они начали с небольшого образца элемента америция, который обычно считается ядерными отходами. Он излучает энергию в виде альфа-частиц, которые переносят много энергии, но быстро теряют ее в окружающей среде. Поэтому исследователи встроили америций в полимерный кристалл, который преобразовал эту энергию в устойчивое и стабильное зеленое свечение.
Затем они объединили светящийся кристалл, легированный америцием, с тонкой фотогальванической ячейкой — устройством, преобразующим свет в электричество. Наконец, они упаковали крошечную ядерную батарею в кварцевую ячейку размером с миллиметр.
По словам Вана, за 200 часов испытаний устройство выработало стабильную подачу электроэнергии при относительно высокой энергии с беспрецедентной эффективностью, и для его работы требовалось лишь минимальное количество радиоактивного материала. Хотя период полураспада америция составляет 7380 лет, ядерная батарея должна работать несколько десятилетий, поскольку компоненты, окружающие образец, в конечном итоге будут разрушены радиацией.
Майкл Спенсер из Университета штата Морган в Мэриленде говорит, что новая батарея «значительно улучшила общую эффективность преобразования и выходную мощность» по сравнению с прошлыми разработками. Однако она по-прежнему вырабатывает гораздо меньше энергии, чем обычные устройства. Например, для питания 60-ваттной лампочки их потребовалось бы 40 миллиардов.
Исследователи уже работают над повышением эффективности и выходной мощности своей конструкции. Они также хотят сделать ее более простой и безопасной в использовании, поскольку она содержит потенциально опасные радиоактивные материалы .
«В идеале мы представляем, что наша микроядерная батарея будет использоваться для питания миниатюрных датчиков в удаленных или сложных условиях, где традиционные источники энергии нецелесообразны, например, при исследовании глубоководных районов, в космических полетах или на станциях удаленного мониторинга», — говорит Ван.