211service.com
25 metų baterija
Baterijos, kurios surenka energiją iš branduolinio izotopų skilimo, gali sukurti labai mažą srovę ir tarnauti dešimtmečius, jų nereikia keisti. Naują baterijų versiją, vadinamą betavoltaics, kuria Ithakoje, Niujorke įsikūrusi įmonė ir išbandė Lockheed Martin . Baterijos galėtų maitinti elektros grandines, kurios apsaugo karinius lėktuvus ir raketas nuo klastojimo, sunaikindamos sistemose saugomą informaciją arba siųsdamos įspėjamąjį signalą kariniam centrui. Numatoma, kad baterijos tarnaus 25 metus. Įmonė, paskambino Widetronix , taip pat bendradarbiauja su medicinos prietaisų gamintojais, kad sukurtų implantuojamų medicinos prietaisų baterijas, kurios galėtų tarnauti dešimtmečius.
Atominė energija: Šio prototipo betavoltainio akumuliatoriaus pakuotėje yra silicio karbido ir metalinės folijos sluoksniai, įterpti radioaktyviuoju tričio izotopu. Kai tričio skilimo skleidžiami didelės energijos elektronai atsitrenkia į silicio karbidą, jis sukuria elektros srovę, kuri išeina iš ląstelės per metalinius kaiščius. Tokios baterijos suprojektuotos taip, kad tarnautų 25 metus.
Widetronix baterijas maitina vandenilio izotopo, vadinamo tričiu, skilimas į didelės energijos elektronus. Nors saulės baterijos naudoja puslaidininkius, tokius kaip silicis, kad gautų energiją iš fotonų saulės šviesoje, betavoltainiai elementai naudoja puslaidininkį, kad gautų energiją elektronuose, susidariusiuose izotopų branduolinio skilimo metu. Šis branduolinio skilimo tipas vadinamas beta skilimu dėl jo gaminamų didelės energijos elektronų, vadinamų beta dalelėmis. Betavoltinių prietaisų eksploatavimo trukmė priklauso nuo juos maitinančių radioizotopų pusėjimo trukmės, kuri svyruoja nuo kelerių iki 100 metų. Kad iš tričio pagamintų 25 metus veikiančią bateriją, kurios pusinės eliminacijos laikas yra 12,3 metų, Widetronix į pakuotę įkrauna dvigubai daugiau tričio, nei reikia iš pradžių. Šie prietaisai gali atlaikyti daug atšiauresnes sąlygas nei cheminės baterijos. Tai ir ilgas jų eksploatavimo laikas yra tai, kodėl betavoltaikai yra patrauklūs kaip medicininių implantų ir nuotolinio karinio stebėjimo energijos šaltinis itin karštoje ir šaltoje aplinkoje.
Betavoltaikų samprata yra apie 50 metų. Pirmieji širdies stimuliatoriai naudojo betavoltaikus, pagrįstus radioaktyviuoju elementu prometis, tačiau šie betavoltatikai buvo palaipsniui panaikinti, kai buvo sukurtos pigesnės ličio jonų baterijos. Technologija dabar atsinaujina, sako Piteris Kabaujus , kitos betavoltaic bendrovės, įsikūrusios Majamyje, generalinis direktorius Miesto laboratorijos , nes puslaidininkinės medžiagos labai patobulėjo. Ankstyvosios puslaidininkinės medžiagos nebuvo pakankamai veiksmingos paverčiant beta skilimo elektronus tinkama srove, todėl jos turėjo naudoti didesnę energiją, brangesnius ir potencialiai pavojingus izotopus. Veiksmingesnės puslaidininkinės medžiagos gali būti suporuotos su santykinai gerybiniais izotopais, tokiais kaip tritis, kurie skleidžia silpną spinduliuotę.
„Widetronix“ baterijos sudarytos iš metalinės folijos, impregnuotos tričio izotopais, ir plonos puslaidininkinio silicio karbido lusto, kuris 30 procentų į jį patekusių beta dalelių gali paversti elektros srove. Silicio karbidas yra labai tvirtas, o kai jį ploniname, jis tampa lankstus, sako Widetronix generalinis direktorius Džonatanas Greenas . Kai sukrauname traškučius ir folijas į centimetro kvadrato ir dviejų dešimtųjų centimetro aukščio pakuotę, gauname vieno mikrovato gaminį. „Lockheed Martin“ bandomas prototipas sukuria 25 nanovatus galios.
Betavoltaikai nėra labai galingi. Jie beveik neturi pakankamai galios vairuoti nešiojamąjį kompiuterį ar mobilųjį telefoną. Tačiau jų energijos tankis yra didelis: jie sukaupia daug energijos vos mikrometrų storio plėvelėse ir gali būti gaminamos labai mažose pakuotėse. Mes sutelkiame dėmesį į vietas, kur jums reikia labai ilgo gyvenimo ir energijos tankio, sako Greene.
Viena tokių vietų – karinės technikos stebėjimas. Viskas, ką išleidžia Gynybos departamentas, turi turėti apsaugą nuo klastojimo, kad, jei kas nors pakliūtų į raketos ar viso lėktuvo galvutę, būtų labai sunku ją pakeisti, sako Christianas Adamsas, chemikas „Lockheed Martin“ raketos ir ugnies valdymas . Atminties lustai, valdantys tokias apsaugos nuo klastojimo sistemas, sako Adamsas, reikalauja labai mažos nuolatinės galios ilgą laiką. Karinės specifikacijos taip pat reikalauja, kad šie įrenginiai atlaikytų ekstremalias sąlygas, kurių negali toleruoti įprastos baterijos: jie turi veikti nuo -65 iki 150 ˚C temperatūroje ir atlaikyti aukšto dažnio vibracijas, didelę drėgmę ir druskos srovę. Jei baterija užšąla arba išsenka, atminties grandinė praranda savo konfigūraciją ir įrenginys sugenda, sako Adamsas.
„Widetronix“ yra pirmasis iš vartų, turintis kažką, ką galima išbandyti pagal karines specifikacijas, sako Adamsas. Praėjusią savaitę „Lockheed“ gavo bendrovės prototipus. Jei betavoltaikai išlaikys testą, „Lockheed“ greičiausiai po metų jų turės anti-palaužimo gaminiuose, sako jis. „Lockheed“ taip pat bendradarbiauja su įmone, kad sukurtų didesnės galios betavoltas, skirtas nuotoliniam raketų stebėjimui. Adamsas sako, kad norint išsiųsti radijo signalą, kad pasakyčiau, kad esu sveikas, reikia mikrovatų galios. „Widetronix“ taip pat bando savo baterijas su medicinos prietaisų įmone „Welch Allyn“. Ji tikisi parduoti baterijas už 500 USD.
„City Lab's Cabauy“ teigia, kad nors branduolinių baterijų, ypač medicininių implantų, perspektyva gali pakelti antakius, tritis yra saugus. Be beta dalelės, kiti tričio skilimo produktai yra antineutrinas ir helio izotopas, kuris nėra radioaktyvus. Popieriaus gabalas gali sustabdyti tričio spinduliuotę, sako Cabauy.
Ateities betavoltaics pažadas gali būti labai pigūs jutikliai, įmontuoti pastatuose ir tiltuose, kur niekada nenorite keisti baterijos, sakoma. Amitas Lalas , Kornelio universiteto elektros ir kompiuterių inžinerijos profesorius. Tačiau dėl to tokioms įmonėms kaip Widetronix tektų pereiti prie ilgesnio pusėjimo trukmės medžiagų, tokių kaip nikelio izotopai, kurie tarnauja 100 metų. Nors tričio pusinės eliminacijos laikas yra tik 12,3 metų, vienas iš pagrindinių jo privalumų, be saugumo, yra tai, kad jį galima pigiai gauti iš Kanados branduolinių reaktorių, kurie kaip šalutinis produktas gamina sunkųjį vandenį. Ilgesnio pusėjimo trukmės izotopai, tokie kaip nikelis-63, turi būti perkami užsienyje didelėmis kainomis. Lalas teigia, kad nuo Šaltojo karo pabaigos JAV vyriausybė neremia radioizotopų infrastruktūros. Amžinai tarnaujančių baterijų gamyba tikriausiai yra gera priežastis sukurti tokią infrastruktūrą.