Od kilkunastu lat trwają prace naukowe nad konstrukcją długowiecznej mikrobaterii, która bez ładowania mogłaby zasilać elektroniczne urządzenia informatyczne, przemysłowe i gospodarcze. Pierwsze naukowo–techniczne konstrukcje ukazały się dwa lata temu w kalifornijskiej Dolinie Krzemowej. Okazuje się, że Chińczycy, wykorzystując amerykańskie prace, jako pierwsi na świecie skonstruowali tego rodzaju baterię i aktualnie wprowadzają ją na globalny rynek.
Do tradycji należą najważniejsze zachodnie odkrycia technologiczne, które udoskonalone przez Chińczyków są przez nich produkowane masowo. Zasada ta została ostatnio zastosowana w stosunku do długowiecznych baterii, mogących działać przez 50 lat bez ładowania.
Pierwsi byli Brytyjczycy i Amerykanie
Dwa lata temu eksperymenty konstrukcyjne takiej baterii zostały zaprezentowane przez kalifornijski startup Nuclear Diamond Battery (NDB). Jeszcze wcześniej, blisko 10 lat temu nowatorskie prace nad uzyskaniem energii elektrycznej z zastosowaniem sztucznego diamentu i odpadów radioaktywnych opracował brytyjski University of Bristol.
Baterie nanodiamentowe NDB posiadają szereg zalet w porównaniu z tradycyjnymi bateriami litowo-jonowymi, w tym dłuższą żywotność, wyższą gęstość energii i bezpieczniejszą pracę. Innowacyjne podejście amerykańskiej firmy do wytwarzania energii opierało się na wykorzystaniu jednego z najtwardszych znanych materiałów przetworników do pozyskiwania energii, jakim jest syntetyczny diament. Dzięki temu akumulatory stały się nie tylko trwalsze, ale także bardziej przyjazne dla środowiska niż tradycyjne akumulatory litowo-jonowe, które w przypadku niewłaściwej utylizacji mogą stanowić zagrożenie dla środowiska i zdrowia ludzi. Wadą tej baterii jest jej nieprzerywana praca. Jeżeli nie korzysta się niej przez dłuższy czas, musi być ona podłączona do odbiornika energii elektrycznej, gdyż inaczej nagrzewa się.
Chiny wyprzedziły Stany Zjednoczone
Zapowiadane amerykańskie szybkie wprowadzenie na rynek przedłużało się w związku z trwającymi pracami nad udoskonaleniem tej baterii. Jak się okazało Chińczycy byli szybsi. W pierwszych miesiącach tego roku w azjatyckich i zachodnich mediach ukazały się informacje o ich nowatorskiej konstrukcji i komercyjnej sprzedaży. Bateria jądrowa, wypuszczona na rynek przez Beijing Betavolt New Energy Technology Co. Ltd, wykorzystuje nikiel – 63. Rodzaj izotopu jądrowego, technologię rozpadu oraz półprzewodniki diamentowe w celu miniaturyzacji, modularyzacji i zmniejszenia kosztów baterii energii atomowej.
Różnica w stosunku do amerykańskiej wersji tego rodzaju baterii polega na zastąpieniu radioaktywnego węgla C-14, izotopem niklu o tym samym działaniu. Promieniowanie zewnętrzne obu tych izotopów jest na poziomie naturalnego w przyrodzie, zatem nie zagraża ono zdrowiu. Zespół chińskich naukowców opracował unikalny monokrystaliczny półprzewodnik diamentowy o grubości zaledwie 10 mikronów, umieszczając 2-mikronową warstwę niklu-63 między dwoma diamentowymi przetwornikami półprzewodnikowymi.
Energia rozpadu źródła radioaktywnego jest przekształcana w prąd elektryczny, tworząc niezależną jednostkę. Betavolt twierdzi, że jego baterie jądrowe są modułowe i mogą składać się z dziesiątek lub setek niezależnych modułów jednostkowych i mogą być używane szeregowo i równolegle, więc można wytwarzać produkty akumulatorowe o różnych rozmiarach i pojemnościach. Nowym produktem, który firma planuje wprowadzić na rynek, jest BV100, która, jak twierdzi, będzie pierwszą na świecie baterią jądrową produkowaną masowo. Bateria o wymiarach 15 mm na 15 mm i grubości 5 mm może generować 100 mikrowatów przy napięciu 3 V. Firma planuje w 2025 roku, wprowadzić na rynek baterię o mocy 1 wata. Chińscy naukowcy aktualnie pracują nad zwiększeniem mocy tej baterii przy krótszym czasie jej eksploatacji, wynoszącym od 2 do 30 lat.
Zasilanie dla dronów, sprzętu medycznego i AI
Chińska firma twierdzi, że baterie te mogą sprostać potrzebom długotrwałego zasilania w wielu scenariuszach, takich jak lotnictwo, sprzęt AI, sprzęt medyczny, mikroelektromechaniczne systemy, zaawansowane czujniki, małe drony i mikroroboty. Ich niewielki rozmiar oznacza, że można używać je szeregowo, aby wytwarzać więcej mocy i zapewnia, że w ten sposób powstaną telefony komórkowe, których nigdy nie trzeba ładować, i drony, które mogą latać wiecznie. Warstwowa konstrukcja baterii oznacza, że nie zapali się ona, ani nie wybuchnie w odpowiedzi na nagłe destrukcyjne wydarzenia, a także jest w stanie pracować w temperaturach od – 60°C do 120°C. Ocenia się, ze tego rodzaju baterie atomowe są przyjazne dla środowiska. Po okresie rozpadu izotop niklu -63 jako źródło radioaktywne zamienia się w stabilny izotop miedzi, który nie jest radioaktywny i nie stanowi żadnego zagrożenia ani zanieczyszczenia dla środowiska. Jeszcze w 2025 roku, planowane jest wejście tej baterii na światowy rynek.
Miniaturyzacja reaktorów energii jądrowej
Zachodnie media podkreślają, że ta nowa innowacja energetyczna pomoże Chinom zdobyć przewagę w nowej rundzie rewolucji technologicznej m.in. w dziedzinie sztucznej inteligencji. Chińska firma twierdzi, że jej bateria jądrowa jest pierwszą na świecie, w której zrealizowano miniaturyzację energii atomowej. W module mniejszym od monety umieszczono 63 izotopy jądrowe zapewniające jej półwieczną żywotność.
Adam Maksymowicz
Chiny, Iran i Rosja rozmawiają w Pekinie na temat irańskiego programu nuklearnego
Artykuł Chińczycy wykorzystali amerykański pomysł i stworzyli baterię zdolną działać pół wieku pochodzi z serwisu Portal Biznes Alert.
Źródło: Read More