Физиками из корпорации Nano Diamond Battery (США) получены пробные прототипы бета-гальванических батарей, которые способны функционировать до 28000 лет. Они разработаны на базе утилизированных ядерных отходов, но людям опасности не несут, поскольку имеется защитное покрытие из особых искусственных алмазов. Такая батарейка, по мнению создателей, может применяться для разнообразного оборудования — от смартфонов и других мобильных устройств до транспорта — поездов, автомобилей, самолётов. В нашей стране тоже имеются «долгоиграющие» батареи, но максимальный срок их функционирования составляет 20 лет.
Устройство и принцип действия
Конструктивной основой бета-гальванической батареи является радиоактивный сердечник, выступающий генератором изотопов. Он производится из маленького количества утилизированных ядерных отходов. Чтобы батарея не действовала негативно на здоровье человека, не засоряла радиацией окружающую среду, американские разработчики предусмотрели покрытие для радиоактивного сердечника. Оно изготавливается искусственных алмазов.
Принцип действия бета-гальванических батарей основан на превращении альфа- и бета-излучений радиоактивного соединения в простое электричество, которое питает устройства-потребители. По мнению создателей, данные источники электроэнергии способны иметь почти произвольную форму. Например, их можно производить в виде привычных для нас «пальчиковых» или «мизинчиковых» батарей.
Изотопы радиоактивного вещества в процессе работы осуществляют взаимодействие с алмазным покрытием, и в результате энергия бетаизлучения трансформируется в электричество.
Такая большая длительность работы батарей — следствие того, что применяемое для изготовления сердечника соединение может сохранять свою радиоактивность много сотен и даже тысяч лет. Кроме того, бета-гальванические источники питания характеризуются выработкой огромного количества электроэнергии, которую можно хранить в специальной ёмкости, например, в суперконденсаторах. В нашей стране для этого используется растущий практически везде сорняк борщевик.
Перспективы применения
Прототипы данных устройств успешно прошли тестирование сразу в двух лабораториях — в Кембридже и Ливерморе. Итоги исследований показали, что разработка учёных из Nano Diamond Battery превосходили по показателям другие источники питания на базе искусственных алмазов, которые давали увеличение производительности по сравнению с обычными батареями в среднем на 15 %, тогда как бета-гальванические батареи обеспечивали прирост данного показателя на 40 %.
При этом исследователи затрудняются назвать точные сроки, когда источники питания, созданные на основе новой технологии, будут применяться везде и на постоянной основе. Первые рабочие образцы таких батареек, которые можно будет полноценно использоваться, могут появиться через 1-2 года.
Вместе с тем перспективы можно оценивать как оптимистичные, так как бета-гальванические батареи использовать, например, в электромобилях намного эффективнее, чем обычные. При таких же габаритах они намного более энергоёмкие, а применение дешёвых синтетических алмазов вместо дорого лития даст возможность уменьшить цену эксплуатации электромобилей.