Учёные из Сямэньского университета (XMU) представили инновационную атомную батарею с прогнозируемым сроком службы более 50 лет. Испытания на искусственное старение показали, что за этот период эффективность элемента снижается лишь на 13%, что делает его перспективным для использования в автономных системах питания в космосе и экстремальных условиях на Земле.
Принцип работы новой батареи основан на явлении сцинтилляции — спонтанном свечении материала под воздействием радиации. Возникающие световые вспышки улавливаются встроенными фотоэлектрическими ячейками, преобразующими световую энергию в электрический ток.
Уникальная особенность устройства — длительный срок службы без необходимости замены, что делает его незаменимым для питания космического оборудования, подводных датчиков и систем сигнализации, а также для навигационных и метеорологических станций в отдалённых регионах.
На сегодняшний день наиболее распространены радиоизотопные генераторы (РИТЭГи), преобразующие тепло в электричество. Они достаточно громоздки. В отличие от них, радиофотоэлектрические элементы могут быть более компактными при сохранении эффективности, хотя и уступают РИТЭГам по мощности. Однако спрос существует на оба типа источников питания.
Разработанная в Китае атомная батарея (RPVC) использует изотоп стронция-90. Для концентрации света на фотоэлектрических элементах применена специальная волноводная структура (WLC). Сцинтиллирующий материал интегрирован в многослойную систему с волноводами. Такая конструкция позволяет наращивать мощность путём добавления слоёв.
В качестве сцинтиллятора и материала волноводов используется гадолиний-алюминиево-галлиевый гранат, легированный церием (GAGG:Ce). Это монокристаллический материал с выдающимися светоизлучающими характеристиками, обладающий пиком излучения на длине волны 520 нм. Батарея преобразует радиоактивную энергию в свет, который затем направляется на фотоэлектрические элементы для генерации тока.
Испытания прототипа показали следующие характеристики:
- эффективность преобразования энергии — 2,96%;
- мощность одиночного элемента — 48,9 мкВт;
- мощность многослойной версии — 3,17 мВт;
- ток короткого замыкания — 2,23 мА;
- напряжение холостого хода — 2,14 В.
После имитации 50 лет работы эффективность оптического преобразования снизилась лишь на 13,8%, что подтверждает возможность работы устройства значительно дольше заявленного срока, увеличивая его ценность для практического применения.
Источник: https://3dnews.ru/1127947/v-kitae-razrabotali-osobenno-effektivnuyu-atomnuyu-batareyku-kotoraya-proslugit-bolee-50-let
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/