Атомные батарейки обещают избавить нас от хлопот с подзарядкой — от смартфона до электромобиля. Пока что безопасные для бытового использования ядерные источники питания не обеспечивают достаточной мощности для энергоемких устройств, однако прогресс налицо. Учёные из Северо-Западного педагогического университета (Northwest Normal University) и компании Gansu Zhulong Technology за год увеличили мощность своей атомной батарейки на порядок, сообщает South China Morning Post.
Разработчики представили новое поколение батареи Qianjiyuan Tianshu на основе изотопа углерода-14 (¹⁴C) и связанный с ней карбидно-кремниевый преобразователь энергии. Они подчеркивают, что устройство создано без использования иностранных технологий и компонентов. Саму работу позиционируют как переход от лабораторного прототипа к подготовке коммерческого продукта.
Элемент вырабатывает энергию непосредственно за счет бета-распада углерода-14. При распаде этот изотоп излучает бета-электроны. Их улавливают полупроводниковые переходы на основе карбида кремния на границе с радиоактивным материалом, благодаря чему возникает электрический ток. Принцип работы напоминает солнечную панель, только вместо солнечного света элемент улавливает излучение, возникающее при распаде радиоактивного вещества.
Период полураспада ¹⁴C составляет около 5730 лет. По утверждению разработчиков, за 50 лет работы такая батарейка потеряет всего 5 % мощности. Это настоящая находка для кардиостимуляторов и медицинских имплантатов, источники питания в которых сегодня приходится менять каждые 10–15 лет.
Подписывайтесь на Mediasat в Telegram: здесь самые интересные новости из мира технологий
Мощность, вырабатываемая атомной батарейкой, достигла уровня микроватт и составила 1,13 мкВт. Год назад предыдущий образец демонстрировал всего 433 нановатта. При этом количество радиоактивного материала снижено до 22% от исходного уровня, ток короткого замыкания вырос в 2,5 раза (до 0,713 мкА), а максимальная мощность — в 2,6 раза. Эффективный объём уменьшился до 17 % от предыдущего значения (до 16,8 см³), что обеспечило рост объёмной плотности мощности в 15,5 раза. Напряжение холостого хода осталось на уровне 2,06 В.
Заявленные характеристики пока далеки от того, чтобы обеспечивать питание бытовой техники, однако даже на такие элементы существует стабильный спрос — и не только в медицине. Речь идет о датчиках «Интернета вещей», оборудовании для глубоководных и полярных исследований, космических зондах, безобслуживаемых узлах связи и оборонной сфере. Разработчики заявляют о рабочем диапазоне элемента от −100 до +200 °C. Это хорошее достижение для практического использования таких элементов в суровых условиях космоса и на Земле.
Напомним, недавно SpaceX вывела на орбиту первый коммерческий спутник с ядерным источником питания. Демонстрационный кубсат BOHR от флоридской компании City Labs тестирует бетавольтаический элемент NanoTritium, в котором электроэнергия генерируется за счёт бета-частиц, образующихся при распаде трития.
