Betavolt tehnoloģija, Pekinas uzņēmums ir paziņojis par vietnes miniaturizāciju kodola akumulators, izmantojot Ni-63 radioizotopu un dimanta pusvadītāju (ceturtās paaudzes pusvadītāju) moduli.
Kodola akumulators (pazīstams dažādi kā atomu akumulators vai radioizotopu akumulators vai radioizotopu ģenerators vai starojuma-voltaic baterija vai Betavoltaic baterija) sastāv no beta izstarojoša radioizotopa un pusvadītāja. Tas ģenerē elektroenerģiju, izmantojot pusvadītāju pāreju no beta daļiņām (vai elektroniem), ko izstaro radioizotops niķelis-63. Betavoltaic akumulators (ti kodola akumulators, kas enerģijas ražošanai izmanto beta daļiņu emisijas no Ni-63 izotopa) tehnoloģija ir pieejama vairāk nekā piecus gadu desmitus kopš pirmās atklāšanas 1913. gadā, un to regulāri izmanto telpa sektors, lai darbinātu kosmosa kuģu kravas. Tās enerģijas blīvums ir ļoti augsts, bet jauda ir ļoti zema. Galvenā priekšrocība kodola akumulators ir ilgstoša, nepārtraukta barošana piecus gadu desmitus.
Tabula: Akumulatoru veidi
| Ķīmiskais akumulators pārvērš ierīcē uzkrāto ķīmisko enerģiju elektroenerģijā. Tā būtībā ir elektroķīmiska šūna, kas sastāv no trim pamatelementiem – katoda, anoda un elektrolīta. Var uzlādēt, var izmantot dažādus metālus un elektrolītus, piemēram, sārma, niķeļa metāla hidrīda (NiMH) un litija jonu baterijas. Tam ir zems jaudas blīvums, bet liela jauda. |
| Degvielas akumulators pārvērš degvielas (bieži ūdeņraža) un oksidētāja (bieži skābekļa) ķīmisko enerģiju elektroenerģijā. Ja degviela ir ūdeņradis, vienīgie produkti ir elektrība, ūdens un siltums. |
| Kodolakumulators (pazīstams arī kā Atomu akumulators or Radioizotopu akumulators or radioizotopu ģenerators vai Radiācijas-voltaic baterijas) pārvērš radioaktīvo izotopu sabrukšanas radīto radioizotopu enerģiju, lai iegūtu elektroenerģiju. Kodolakumulatoram ir augsts enerģijas blīvums un tas ir ilgs kalpošanas laiks, taču tā trūkums ir zema jauda. Betavoltaic akumulators: kodolakumulators, kas izmanto beta emisijas (elektronus) no radioizotopa. Rentgenstaru elektriskais akumulators izmanto rentgena starojumu, ko izstaro radioizotops. |
Betavolt tehnoloģijaUzņēmuma patiesā inovācija ir viena kristāla, ceturtās paaudzes dimanta pusvadītāja izstrāde ar 10 mikronu biezumu. Dimants ir vairāk piemērots lietošanai, jo ir liela joslas sprauga, kas pārsniedz 5eV, un starojuma izturība. Augstas efektivitātes dimanta pārveidotāji ir kodolbateriju ražošanas atslēga. Radioizotopu Ni-63 loksnes ar 2 mikronu biezumu ir novietotas starp diviem dimanta pusvadītāju pārveidotājiem. Akumulators ir modulārs, kas sastāv no vairākām neatkarīgām vienībām. Akumulatora jauda ir 100 mikrovati, spriegums ir 3 V un izmērs ir 15 x 15 x 5 mm3.
Amerikāņu firmas Widetronix betavolta akumulators izmanto silīcija karbīda (SiC) pusvadītāju.
BV100, miniatūra kodolakumulators, ko izstrādāja Betavolt tehnoloģija pašlaik ir izmēģinājuma stadijā un, visticamāk, tuvākajā nākotnē nonāks masveida ražošanas stadijā. To varētu izmantot AI aprīkojuma, medicīnas iekārtu, MEMS sistēmu, modernu sensoru, mazu dronu un mikrorobotu darbināšanai.
Ņemot vērā nanotehnoloģiju un elektronikas sasniegumus, šādi miniatūrizēti mikro barošanas avoti ir steidzami nepieciešami.
Betavolt tehnoloģija 1. gadā plāno laist klajā akumulatoru ar jaudu 2025 vats.
Saistībā ar to nesen veikts pētījums ziņo par jaunu rentgena starojuma-voltaic (rentgenstaru-voltaic) akumulatoru ar līdz pat trīs reizēm lielāku jaudu nekā modernajiem betavolta akumulatoriem.
***
Norādes:
- Betavolt Technology 2024. Jaunumi – Betavolt veiksmīgi izstrādā atomenerģijas akumulatoru civilai lietošanai. Publicēts 8. gada 2024. janvārī. Pieejams plkst https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html
- Džao J., un citi 2024. gads. Jauns mikro barošanas avotu dalībnieks ekstrēmiem vides pētījumiem: rentgena-voltaic baterijas. Lietišķā enerģija. 353. sējums, B daļa, 1. gada 2024. janvāris, 122103/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103
***
