Современные литий-ионные аккумуляторы, которые широко используются, например, в мобильных телефонах и электромобилях, требуют частой подзарядки и быстро теряют эффективность при многократном использовании. Кроме того, их производство и утилизация плохо влияют на окружающую среду. Чтобы решить эту проблему, ученые создают радиоуглеродные ядерные батареи, которые могут работать десятилетиями без подзарядки.
Су-Иль Ин, профессор Института науки и технологий Тэгу Генбук (Корея), представил свои результаты на весенней конференции Американского химического общества. Исследовательская группа предлагает альтернативу литий-ионным батареям — ядерные батареи, использующие частицы, испускаемые радиоактивными материалами.
«Производительность Li-ion батарей почти достигла своего предела», — подчеркивает Ин, объясняя необходимость поиска новых решений.
Ядерные батареи на базе используют углерод-14, радиоактивный изотоп углерода. Преимущество этого радиоизотопа — его способность излучать исключительно бета-лучи, которые легко экранируются алюминиевой фольгой, что делает батареи безопасными. Радиоуглерод образуется как побочный продукт на атомных электростанциях, что делает его доступным и экономичным.
В таких, бетавольтаичных, батареях после радиоактивного распада электроны взаимодействуют с полупроводником, генерируя электрический ток. Команда Су-Иля Ина использовала полупроводник на основе диоксида титана, в сочетании с краской на основе рутения, усиленной лимонной кислотой. Это позволило повысить эффективность преобразования энергии в батарее. Опытные образцы показали рост КПД с 0,48% до 2,86%.
Хотя пока производительность ядерных батарей уступает литий-ионным, дальнейшие исследования обещают возможности для улучшения их характеристик.
«Ядерные батареи займут свое место на рынке, учитывая изменения в общественном восприятии атомной энергии на фоне климатических изменений», — замечает Ин.
Ученые представили первую в мире алмазную батарейку со сроком работы 5700 лет
Батарейка-Годзилла: создан аккумулятор, работающий на ядерных отходах