У Китаї створили ядерну батарею, яка здатна працювати тисячоліттями

Вчені з Північно-Західного педагогічного університету спільно з колегами з китайської компанії Gansu Zhulong Technology створили радіоізотопну батарею нового покоління, в якій використовуються ізотоп вуглецю-14 та перетворювач на основі карбіду кремнію. Про це пише Interesting Engineering.

У виданні нагадали, що радіоізотопна батарея використовує енергію розпаду радіоактивного ізотопу, що знаходиться всередині неї, для вироблення електроенергії. Оскільки період напіврозпаду радіоактивних ізотопів може становити кілька десятиліть, а то й століть, радіоізотопова батарея може залишатися активною набагато довше, ніж її хімічні аналоги.

Такі батареї чудово підходять для використання в космічних апаратах і віддалених датчиках моніторингу навколишнього середовища. Також їх можна використовувати в деяких медичних імплантатах.

Зазначається, що нова радіоізотопна батарея є значним вдосконаленням порівняно зі своєю попередницею з точки зору ємності. У 2024 році китайські вчені створили радіоізотопну батарею на основі вуглецю-14 і назвали її "Candle Dragon‑I". Батарея нового покоління під назвою "Цяньцзіюань Тяньшу" відрізняється тим, що частка використовуваного радіоактивного матеріалу обмежена 22 %, при цьому потужність збільшено в 2,6 раза без шкоди для напруги чи стабільності.

"Попередні версії мали низьку потужність, погану інтеграцію та високу вартість, тому команда зосередилася на тому, щоб зробити пристрій компактним, потужним, доступним за ціною та повністю виробленим у країні", – розповів Су Маоген, керівник проєкту в Північно-Західному педагогічному університеті.

Загалом вчені виділили п’ять основних удосконалень батареї "Цяньцзіюань Тяньшу" порівняно з "Candle Dragon‑I", включаючи більш підходяще радіоактивне джерело та тривимірну багатошарову конструкцію, яка економить місце та покращує інтеграцію. Також нова версія отримала мікросистему управління живленням та вбудовані датчики, які забезпечують автономну роботу.

У виданні зазначили, що підвищення ефективності батареї було досягнуто завдяки використанню перетворювача з карбіду кремнію, виготовленого в Китаї.

За словами вчених, батарея нового покоління має розмір трохи більше 16,8 кубічних сантиметрів. Використовуючи 129 мілікюрі вуглецю-14, вона здатна видавати струм 0,713 мікроампера, напругу 2,06 В і максимальну потужність 1,13 мікровата.

У виданні додали, що зазвичай у радіоізотопних батареях використовуються термоелектричні матеріали для перетворення тепла розпаду на енергію. Системи, що застосовуються в таких батареях, за своєю природою громіздкі й потребують високих температур для роботи. Однак "Цяньцзіюань Тяньшу" направляє електрони або бета-частинки, що утворюються під час розпаду, на напівпровідник із карбіду кремнію, де вони безпосередньо використовуються для генерації струму.

Дослідники заявили, що ця батарея багато в чому схожа на сонячну панель: замість світла вона працює на випромінюванні.

Вченим вдалося зменшити об’єм батареї лише на 17 відсотків, але вони змогли збільшити об’ємну щільність потужності приблизно в 15 разів. Крім того, оскільки період напіврозпаду вуглецю становить 5 730 років, термін служби ядерної батареї фактично обчислюється тисячами років.

Раніше в Econews повідомлялося, що компанія FlexBase реалізує гігантський проєкт проточної редокс-батареї в кантоні Аргау, Швейцарія, плануючи в кінцевому підсумку отримати ємність сховища понад 2,1 ГВт·год і вихідну потужність понад 1,2 ГВт.

У звітах описується котлован глибиною приблизно 27 метрів і довжиною понад два футбольні поля, побудований для розміщення центральних частин системи проточної редокс-батареї. На поверхні більш просторий кампус займає площу понад 40 000 квадратних метрів, тоді як сама система зберігання акумуляторів, за описом FlexBase, займає понад 20 000 квадратних метрів.