Профессор Института науки и технологий Тэгу Кёнбук Су-Ил Ин представил новый прототип радиоуглеродной ядерной батареи, которая может стать альтернативой распространённым литий-ионным аккумуляторам. Эта презентация состоялась во время весенней встречи Американского химического общества, проходящей с 23 по 27 марта.
Об этом сообщает ProIT
Одной из основных проблем литий-ионных аккумуляторов является их способность к более быстрому разрядке при повторном использовании, что требует всё более частой подзарядки. В связи с этим учёные обратили внимание на использование радиоуглерода в качестве источника энергии для малых, безопасных и долговечных ядерных батарей, которые могут работать десятилетиями без дополнительной подзарядки. Добыча лития и утилизация литий-ионных аккумуляторов часто сопровождаются значительным загрязнением окружающей среды, поэтому возникает необходимость в более экологичных решениях.
Исследования и преимущества ядерных батарей
Ядерные батареи получают энергию от излучения радиоактивных элементов, причём не все из них являются вредными для окружающей среды. Например, бета-лучи можно блокировать с помощью алюминиевых листов, что делает их использование потенциально безопасным. Су-Ил Ин и его команда разработали прототип бета-электрической батареи, используя углерод-14, который является относительно доступным и безопасным материалом, образующимся на атомных электростанциях.
Исследователи утверждают, что благодаря долгому периоду полураспада такие батареи могут работать тысячелетиями. В новой конструкции электроны взаимодействуют с полупроводником, что приводит к генерации электроэнергии. Полупроводники играют ключевую роль в бета-электрических батареях, преобразуя энергию и обеспечивая её подачу.
Технологические инновации
В настоящее время исследователи изучают пути повышения эффективности батареи, используя новейшие полупроводниковые материалы. В своём прототипе они применили диоксид титана, увеличив его электропроводность с помощью красителя на основе рутения. Использование лимонной кислоты для обработки этого материала усилило взаимодействие между ними, что привело к формированию электронной лавины, которая генерирует дополнительную энергию.
Исследователи обнаружили, что бета-лучи, излучаемые радиоуглеродом на обоих электродах, активизируют краситель на аноде, создавая эффект, который позволяет генерировать значительно больше электроэнергии. Сравнивая новую конструкцию с предыдущей, эффективность преобразования энергии увеличилась с 0,48% до 2,86%. Хотя это пока не сопоставимо с производительностью литий-ионных аккумуляторов, дальнейшие исследования могут существенно повысить эти показатели.
По мнению Су-Ил Ина, для повышения эффективности ядерных батарей необходимы дальнейшие усовершенствования форм излучателей и развитие новых поглотителей бета-лучей, что вполне может изменить подход к хранению электроэнергии в будущем.
“Граница эффективности литий-ионных батарей фактически уже достигнута.”