Frågan är förstås om det är möjligt? Är det möjligt så är det fullkomligt revolutionerande förstås och kommer förända allt rörligt som behöver energi på sikt.
Ett företag i Kina har utvecklat ett batteri som man säger kan hålla längre än de enheter det driver. Det kärnkraftsdrivna BV100 är mindre än ett mynt och kan ge ström i 50 år utan behov av laddning, enligt det Pekingbaserade startup-företaget Betavolt Technology, företaget bakom produkten.
Prototypbatteriet utnyttjar energi som frigörs av nukleära isotoper och använder halvledare för att omvandla denna energi till elektrisk kraft, säger företaget.
”Batteriet kan göra det möjligt för enheter som smartphones att fungera på obestämd tid utan laddning eller drönare att flyga utan att landa”, säger företaget på sin webbplats.
Bortsett från en lång livslängd sägs batteriet också fungera bra under extrema förhållanden.
”Till skillnad från traditionella batterier fungerar detta kärnbatteri säkert under extrema förhållanden, från temperaturer på 120 till -60°C, och är motståndskraftigt mot punkteringar och skottlossning utan att fatta eld eller explodera”, skrev Science and Technology Daily i en artikel den 8 januari.
Förutom allmän civil användning skulle ett sådant batteri kunna användas i militära tillämpningar som kontinuerligt flygande drönare eller för djuphavsövervakningsenheter som kräver långvarig strömförsörjning under extrema förhållanden, enligt branschexperter.
BV100 mäter bara 15 x 15 x 5 mm och har en uteffekt på 100 mikrowatt och 3 volt. Företaget säger att man planerar att massproducera batteriet i slutet av året och introducera en 1 watt-version nästa år.
Den underliggande principen för kärnkraftsbatterierna är isotopteknik, som först föreslogs 1913 av den brittiske fysikern Henry Moseley. Den fångar upp energi från radioaktiva grundämnens sönderfall.
Till skillnad från kärnklyvning och kärnfusion är sönderfallet en spontan process där isotoper avger strålning som leder till stabilare nya atomer. Forskare kapslar in dessa isotoper och omvandlar den energi som avges till användbar elektrisk kraft.
Livslängden för ett kärnbatteri korrelerar med halveringstiden för den isotop som används som energikälla. Halveringstiden för kväve-16 är till exempel bara 7,13 sekunder, medan den för kalium-40 är cirka 1,3 miljarder år.
BV100 använder nickel-63 som strålkälla, vilket har en halveringstid på över 100 år, vilket säkerställer att den förblir i drift under hela sin 50-åriga livslängd.
Olika isotoper avger alfa- eller betapartiklar och gammastrålar under sönderfallet. Olika isotopiska råmaterial kan ge en mängd olika sätt att tillverka kärnkraftsbatterier.
Kärnbatteriet i Kinas månrover Chang’e-3, som lanserades 2013, använde till exempel en termoelektrisk omvandlare för att utnyttja värmen från alfapartiklar som frigörs vid sönderfallet av plutonium-238 för att generera elektricitet. Nasas Curiosity Mars rover använder en liknande teknik.
BV100-batteriet klassificeras som betavoltaiskt, och med hjälp av halvledarövergångar genererar det en elektrisk ström direkt från betapartiklar (elektroner) som avges från en radioaktiv källa.
I det här fallet bestrålas diamanthalvledaren med betapartiklar som frigörs vid sönderfallet av nickel-63, vilket bildar ett elektriskt fält och ger elektrisk energi när batteriet ansluts till en krets.
För att förbättra effektiviteten i energiomvandlingen har Betavolts forskare utvecklat en unik enkristallin diamanthalvledare med hjälp av en bor-dopad diamant som substrat och en metod för kemisk förångningsdeposition med plasma för att skapa diamanthalvledaromvandlaren.
Företaget hävdar att det är det enda företaget i världen som kan dopa och tillverka diamanthalvledarmaterial i stor skala, en nyckelkomponent vid tillverkning av kärnkraftsbatterier.
BV100 har en modulär struktur där ett 2 mikrometer tjockt nickel-63-skikt placeras mellan två 10 mikrometer tjocka diamanthalvledare och bildar en kraftgenererande enhet. Genom att koppla samman flera sådana moduler kan forskarna konfigurera uteffekter från några få mikrowatt till flera watt.
”Batteriets energiomvandlingseffektivitet ligger för närvarande på 8,8 procent, med potentiella förbättringar med hjälp av nickel-63-strålkällor med högre renhet”, säger företaget på sin webbplats.
Kärnbatteriet på Kinas Chang’e-3 månrover, som lanserades 2013, använde till exempel en termoelektrisk omvandlare för att utnyttja värmen från alfapartiklar som frigörs vid sönderfallet av plutonium-238 för att generera elektricitet. Nasas Curiosity Mars rover använder en liknande teknik.
BV100-batteriet klassificeras som betavoltaiskt, och med hjälp av halvledarövergångar genererar det en elektrisk ström direkt från betapartiklar (elektroner) som avges från en radioaktiv källa. I det här fallet bestrålas diamanthalvledaren med betapartiklar som frigörs vid sönderfallet av nickel-63, vilket bildar ett elektriskt fält och ger elektrisk energi när batteriet ansluts till en krets.
För att förbättra effektiviteten i energiomvandlingen har Betavolts forskare utvecklat en unik enkristallin diamanthalvledare med hjälp av en bor-dopad diamant som substrat och en metod för kemisk förångningsdeposition med plasma för att skapa diamanthalvledaromvandlaren.
Företaget hävdar att det är det enda företaget i världen som kan dopa och tillverka diamanthalvledarmaterial i stor skala, en nyckelkomponent vid tillverkning av kärnkraftsbatterier.
BV100 har en modulär struktur där ett 2 mikrometer tjockt nickel-63-skikt placeras mellan två 10 mikrometer tjocka diamanthalvledare och bildar en kraftgenererande enhet. Genom att koppla samman flera sådana moduler kan forskarna konfigurera uteffekter från några få mikrowatt till flera watt.
”Batteriets energiomvandlingseffektivitet ligger för närvarande på 8,8 procent, med potentiella förbättringar med hjälp av nickel-63-strålkällor med högre renhet”, säger företaget på sin webbplats.
”Förutom tillämpningar inom flyget används isotopbatterier även i ubåtsnavigationsfyrar, pacemakers och djuphavskablar”, säger Zhang Shixu, docent vid School of Nuclear Science and Technology vid Lanzhou University i nordvästra Kina.
Dr Zhang sade dock att det hade varit en utmaning att utforma kärnkraftsbatterier för små elektroniska enheter som smartphones och drönare.
”Det handlar bland annat om kärnsäkerhet och kontroll, strålskydd som begränsar batteriets prestanda och strålskador på halvledare från gammastrålar som åtföljer betastrålning i betavoltaiska batterier”, säger han.
CityLabs, ett företag i USA, har utvecklat betavoltaiska batterier med tritiumisotoper sedan 2010. Deras kärnkraftsbatterier är inte allmänt tillgängliga för konsumenter och levererar endast el till lågeffektsenheter i nanowatt- till mikrowattområdet och kan utökas till milliwatt.
”Tritium är säkrare, eftersom dess strålning lätt blockeras. Vissa pacemakers använder också tritium som strålkälla. Även om det läcker ut kan det snabbt utsöndras ur kroppen genom människans ämnesomsättning. Som jämförelse avger nickel-63, som används i BV100, starkare strålning”, säger Dr Zhang.
Kärnkraftsbatteriernas långa livslängd ger också upphov till problem med återvinningen. ”För närvarande krävs ingen återvinning för de viktigaste användningsområdena som flyg och pacemakers, men det är ett övervägande för tillämpningar som polära djuphavssändare”, säger Dr Zhang.
”Vi planerar att registrera och återvinna varje batteri efter att vi börjat sälja produkten. Dessutom sönderfaller nickel-63 till icke-radioaktivt koppar-63, vilket inte utgör något föroreningshot”, säger en forskare på Betavolt.
”Integrering av batterier i flera steg leder ofta till effektivitetsförluster, ett viktigt forskningsområde för forskare”, säger Dr Zhang. Han tillade att inköp av kostsamma isotoper, främst genom import, är avgörande för tillverkning av kärnkraftsbatterier.
Betavolts hemsida
https://www.betavolt.tech
Lämna kommentar