Алмазные батареи могут работать 5700 лет

Алмазные батареи

Разработки направлены на создание альтернативного вида аккумулятора, который сможет питать небольшие устройства. В качестве примера приведены дымовые сигнализации, компьютерные чипы, кардиостимуляторы (где замена элемента питания требует хирургического вмешательства) и даже небольшие спутники.

Помимо необычного формата батареи будут иметь еще одну особенность: отсутствие необходимость перезарядки. По словам разработчиков, непрерывная работа устройства, использующего в качестве элемента питания алмазную батарею, может длится до нескольких тысяч лет. Конечно, если это устройство не выйдет из строя по каким-то иным причинам. Причинами такой беспрецедентной энергоэффективности является материал, который станет частью будущих батарей: часть графита для их создания будет взята из бывших ядерных реакторов.

Алмазные батареи могут работать 5700 лет
Графитовые блоки в ядерном реакторе. Фото: EDF ENERGY

Здесь нет движущихся частей, не образуются выбросы и не требуется техническое обслуживание, только прямое производство электроэнергии. Инкапсулируя радиоактивные материалы внутри алмазов, мы превращаем извечную проблему ядерных отходов в атомную батарею и долгосрочные поставки чистой энергии.

профессор Том Скотт из Центра анализа интерфейсов Бристольского университета

Еще в 2016 году команда ученых продемонстрировала прототип алмазной батареи с использованием 63Ni (никель-63) в качестве источника излучения. Сейчас продолжается работа над повышением эффективности с помощью углерода-14, который можно извлечь из использованных блоков графита из ядерных реакторов.

По словам химика Нила Фокса, 14C был выбран в качестве исходного материала, потому что он излучает радиацию лишь в ближнем радиусе, и она быстро поглощается любым твердым материалом. Это делает изотоп опасным при проглатывании и прикосновении к коже, но будучи запертым внутри алмаза, он перестает излучать радиацию и превращается в безвредный источник энергии.

В увлекательном и понятном анимационном ролике Бристольского университета очень наглядно показывается, как углерод-14 будет извлекаться из графитовых контейнеров путем нагревания, затем превращаться в алмазы, «запечатанные» внутри оболочки из безопасного синтезированного алмаза. Таким образом выход излучения за пределы алмазной «капсулы» становится исключен.

Бристольского университета об алмазных батареях

Алмаз является самым твердым веществом, известным человеку, и мы в буквальном смысле не могли бы использовать ничего, что обеспечило бы более высокую защиту.

Нил Фокс, Бристольский университет

Количество углерода-14 в каждой батарее еще не определено. Команда утверждает, что источник энергии с 1 граммом 14C способен производить 15 Джоулей в день, а для 5-процентного истощения батареи требуется 5730 лет (период полураспада 14C). Размеры показанного в 2016 году прототипа составляли 10х10х0,5 мм плюс электроды. Батарея способна работать при температурах до 750 ℃.

По словам Тома Скотта, вместе с научным центром Калхэма университет планирует пилотный запуск производства алмазных батарей. Потенциальные объемы выпуска — 10 000–20 000 устройств в год, а в дальнейшем — вплоть до миллионов батарей.