核廢料製成的鑽石電池-能否取代鋰離子電池
Posted: Tue Dec 03, 2024 10:24 am
目前,Arkenlight 和 NDB 兩家公司正在研究一種技術,可以利用核廢料製造鑽石,然後用它們來製造電池。這些技術首次為人所知是在 2016 年,當時布里斯託大學的科學家宣布他們將核廢料轉化為鑽石製造出了原型電池。從理論上講,它可以同時解決兩個問題——核燃料的處理和製造比現有電池更先進的電池。事實上,在過去的七年裡,核廢料製成的電池還沒有出現。因此,問題出現了——這項技術總體上有多大前景?
核廢料問題
核電廠產生大量含有放射性同位素的核廢料。長期以來,科學家一直在集 美國商務傳真列表 思廣益,以解決它們的處置問題。安全長期儲存並不能解決問題,因為某些同位素的半衰期很長。例如,碳14同位素的半衰期為5,700年。
這意味著即使在鍶90和銫137消失之後,碳14問題也必須解決。如果 Arkenlight 和 NDB 公司能夠利用核廢料製造電池,那麼問題就會自行解決。
利用乏核燃料製造電池的技術
2016年,布里斯託大學的科學家證明,放射性碳可以被加熱,變成氣體。最終,它凝結成鑽石。但它們如何用於電池?正如科學家所報告的那樣,當碳 14 同位素衰變成氮 14 時,電子會以 β 輻射的形式釋放。
如果鑽石不像天然鑽石那樣由純碳組成,而是以特殊方式摻雜,則會在其中釋放電子。簡而言之,它們可以產生可以發送到電線中的電流。這種動力來源可以持續數千年。也就是說,鑽石電池永遠不需要充電。
為了使放射性物質不危險,科學家創造了一種可靠的隔離方法。為此,他們將碳 14 鑽石放置在穩定(非放射性)碳 12 鑽石內。由於這種隔離,電池不會對人類和電子設備造成任何危險。
鑽石電池可以用於什麼用途
鑽石電池的缺點包括其產生的能量相對較少,因為碳 14 的衰變發生得非常緩慢。因此,最初假設它們的使用適用於電源的運行持續時間極為重要而不是功率的情況。
例如,它可以是探索太陽系外部的太空探測器。此外,建議在更換電池非常困難的設備中使用此類電池。其中包括位於火山和水下的各種監測設備。所有這些設備,如太空探測器,都需要少量的能量。
然而,新開發銀行現在聲稱已經顯著改進了該技術。特別是,工程師們設法改進了放射性同位素的隔離以及排熱系統。此外,電池現在使用多種放射性同位素來產生能量,而不僅僅是緩慢釋放電子的碳14。
NDB公司聲稱他們的電池能夠工作28,000年。
新開發銀行網站展示的一輛汽車暗示了在汽車中使用電池代替鋰離子電池的可能性。該公司總經理談到了將電池引入智慧型手機的可能性。不過,不少專家對這樣的說法表示懷疑。
為什麼鑽石電池將無法取代鋰離子電池
如果電池中使用半衰期長的碳14同位素,則如上所述,電池的容量會很低。所以,給智慧型手機供電的機率很小,就更不用談汽車了,即使你把電池做得很大。
核廢料問題
核電廠產生大量含有放射性同位素的核廢料。長期以來,科學家一直在集 美國商務傳真列表 思廣益,以解決它們的處置問題。安全長期儲存並不能解決問題,因為某些同位素的半衰期很長。例如,碳14同位素的半衰期為5,700年。
這意味著即使在鍶90和銫137消失之後,碳14問題也必須解決。如果 Arkenlight 和 NDB 公司能夠利用核廢料製造電池,那麼問題就會自行解決。
利用乏核燃料製造電池的技術
2016年,布里斯託大學的科學家證明,放射性碳可以被加熱,變成氣體。最終,它凝結成鑽石。但它們如何用於電池?正如科學家所報告的那樣,當碳 14 同位素衰變成氮 14 時,電子會以 β 輻射的形式釋放。
如果鑽石不像天然鑽石那樣由純碳組成,而是以特殊方式摻雜,則會在其中釋放電子。簡而言之,它們可以產生可以發送到電線中的電流。這種動力來源可以持續數千年。也就是說,鑽石電池永遠不需要充電。
為了使放射性物質不危險,科學家創造了一種可靠的隔離方法。為此,他們將碳 14 鑽石放置在穩定(非放射性)碳 12 鑽石內。由於這種隔離,電池不會對人類和電子設備造成任何危險。
鑽石電池可以用於什麼用途
鑽石電池的缺點包括其產生的能量相對較少,因為碳 14 的衰變發生得非常緩慢。因此,最初假設它們的使用適用於電源的運行持續時間極為重要而不是功率的情況。
例如,它可以是探索太陽系外部的太空探測器。此外,建議在更換電池非常困難的設備中使用此類電池。其中包括位於火山和水下的各種監測設備。所有這些設備,如太空探測器,都需要少量的能量。
然而,新開發銀行現在聲稱已經顯著改進了該技術。特別是,工程師們設法改進了放射性同位素的隔離以及排熱系統。此外,電池現在使用多種放射性同位素來產生能量,而不僅僅是緩慢釋放電子的碳14。
NDB公司聲稱他們的電池能夠工作28,000年。
新開發銀行網站展示的一輛汽車暗示了在汽車中使用電池代替鋰離子電池的可能性。該公司總經理談到了將電池引入智慧型手機的可能性。不過,不少專家對這樣的說法表示懷疑。
為什麼鑽石電池將無法取代鋰離子電池
如果電池中使用半衰期長的碳14同位素,則如上所述,電池的容量會很低。所以,給智慧型手機供電的機率很小,就更不用談汽車了,即使你把電池做得很大。