Все современные мобильные технологии — от смартфонов до кардиостимуляторов и электромобилей — объединяет общая проблема, связанная с аккумуляторами. Литий-ионные батареи «живут» несколько часов или дней без подзарядки и со временем теряют производительность, все чаще требуя соединения с розеткой.
По мнению многих экспертов, такие аккумуляторы достигли предела своего развития. Кроме того, сам по себе литий вреден для окружающей среды.
Ученые из южнокорейского Института науки и технологий Тэгу Кенбук нашли решение этих проблем в ядерной энергетике. Они разработали компактные ядерные аккумуляторы на базе радиоуглерода, или углерода-14.
Во-первых, этот материал генерирует только бета-излучение, которое можно экранировать тонким слоем алюминия. Это делает углерод-14 потенциально безопасным для широкого использования. Во-вторых, радиоуглерод является побочным продуктом работы АЭС, что делает его недорогим, доступным и простым в переработке.
В-третьих, материал разлагается очень медленно, благодаря чему батарея на его основе может работать без подзарядки тысячелетия.
Одним из ключевых элементов бетавольтовой батареи выступает полупроводник, бомбардировка которого электронами и приводит к выработке электричества. Чтобы повысить эффективность преобразования энергии в новой батарее, южнокорейские ученые использовали полупроводник на основе диоксида титана с красителем из рутения.
Когда бета-лучи радиоуглерода попадают на рутений, происходит так называемая «электронная лавина» — каскадный перенос электронов. Лавина проходит через краситель, и диоксид титана эффективно собирает высвободившиеся электроны.
Анод и катод батареи обработаны радиоуглеродом, благодаря чему увеличивается количество генерируемых бета-лучей и уменьшается потеря энергии.
Во время тестов батарея показала высокие эффективность преобразования энергии — с 0,48 до 2,86% — и плотность мощности на единицу радиоактивного источника.
Батарея может найти применение во многих областях. Например, позволит кардиостимуляторам служить на протяжении всей жизни пациента. Однако необходимо повышать производительность таких аккумуляторов путем создания более эффективных поглотителей бета-излучения, сообщает The SciTechDaily.
