Китайская компания совершила революционный прорыв в энергетике, создав в 2024 году миниатюрную ядерную батарею размером с монету. Эта батарея способна обеспечивать энергию в 3 вольта на протяжении половины столетия без необходимости в подзарядке или обслуживании. Массовое производство этого инновационного устройства уже началось.
В то время как литий-ионные аккумуляторы в наших смартфонах постепенно теряют эффективность и требуют все более частой подзарядки, ядерные батареи представляют собой гораздо более перспективное решение. Разработки в этой области начались в США еще в 1950-х годах. С тех пор исследователи экспериментировали с различными радиоактивными источниками, особенно с углеродом-14, стремясь создать компактные, доступные батареи со сверхдлительным сроком работы.
Ядерные батареи преобразуют энергию радиоактивного распада в электричество, что делает их идеальными для применений, требующих непрерывного длительного питания: имплантируемых медицинских устройств, космических миссий и датчиков в труднодоступных местах. Сегодня Китай становится лидером в разработке этих технологий, что может трансформировать целые отрасли и способствовать развитию новых направлений, включая кибернетику и космические исследования.
BV100 от Betavolt: от исследований к массовому производству
В начале 2024 года китайская компания Betavolt представила BV100 — первую ядерную батарею с алмазными полупроводниками четвертого поколения. В отличие от предыдущих прототипов, которые не выходили за пределы лабораторий, эта батарея уже производится серийно и предназначена для широкого спектра применений от аэрокосмической отрасли до медицинских устройств.
В основе BV100 лежит сердечник из никеля-63 толщиной всего два микрона, помещенный между двумя слоями алмазных полупроводников по десять микрон каждый. Такая конструкция эффективно преобразует радиоактивный распад в электрический ток.
По словам представителей компании, эти батареи модульные — они могут состоять из десятков или даже сотен независимых модулей, соединенных последовательно или параллельно, что позволяет создавать батареи разного размера и емкости.
Чжан Вэй, глава Betavolt, отмечает, что компания является единственным в мире производителем крупномасштабных алмазных полупроводниковых материалов. Их технология использует бета-частицы радиоактивного распада, в отличие от более громоздких термоэлектрических генераторов.
BV100 обладает мощностью 100 микроватт при напряжении 3 вольта и впечатляющей прочностью: она выдерживает экстремальные температуры от -60°C до +120°C. Её плотность энергии более чем в десять раз превышает показатели литиевых батарей, при этом исключается риск возгорания или взрыва.
Хотя мощности текущей версии недостаточно для питания смартфона или ноутбука, к концу года Betavolt планирует выпустить более мощную однаваттную версию, подходящую для потребительской электроники и автономных дронов.
За свои достижения компания получила третий приз на конкурсе инноваций 2023 года, организованном Китайской национальной ядерной корпорацией, и сейчас занимается международным патентованием своей технологии.
Усиление международной конкуренции
Успех Betavolt стимулирует глобальную конкуренцию в этой области. В США компания City Labs при поддержке Национальных институтов здравоохранения разрабатывает бета-вольтаические батареи на основе трития для медицинского применения.
Исследователи из Университета штата Огайо создали миниатюрную батарею, способную преобразовывать ядерные отходы в источник энергии. В Южной Корее учёные из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук также представили прототип на основе схожей технологии.
Тем временем, Северо-Западный университет финансов и экономики Китая изучает устройства, использующие углерод-14 в качестве источника энергии.