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“核电池”成熟了吗?

贝塔伏特技术一家总部位于北京的公司宣布采用Ni-63放射性同位素和金刚石半导体(第四代半导体)模块实现核电池的小型化。  

核电池(也称为原子电池) 电池 或放射性同位素电池或放射性同位素发生器或辐射伏打电池或贝塔伏特电池)由发射β的放射性同位素和半导体组成。它通过放射性同位素镍 63 发射的 β 粒子(或电子)的半导体跃迁来发电。贝塔伏特 电池 (即利用 Ni-63 同位素发射的 β 粒子进行发电的核电池)自 1913 年首次发现以来已有 XNUMX 多年的历史,并且通常用于太空领域为航天器有效载荷提供动力。它的能量密度非常高,但功率输出却很低。核电池的主要优点是持久、连续供电长达五十年。 

工作台: 电池类型

化学电池
将设备中存储的化学能转化为电能。它基本上是一种电化学电池,由三个基本元件组成——阴极、阳极和电解质。可以充电,可以使用不同的金属和电解质,例如碱性电池、镍氢电池 (NiMH) 和锂离子电池。它的功率密度低,但输出功率高。  
燃料电池
将燃料(通常是氢气)和氧化剂(通常是氧气)的化学能转化为电能。如果氢是燃料,唯一的产品是电、水和热。 
核电池(也被称为 原子电池 or 放射性同位素电池 or 放射性同位素发生器或 辐射电池)
将放射性同位素衰变产生的放射性同位素能量转化为发电。  

贝塔伏特电池:使用放射性同位素的β发射(电子)的核电池。  

X射线伏特电池 使用放射性同位素发射的 X 射线辐射。核电池能量密度高、寿命长,但缺点是功率输出低。 

贝塔伏特技术真正的创新是开发出厚度为 10 微米的第四代单晶金刚石半导体。金刚石由于带隙大于5eV且抗辐射,更适合使用。高效金刚石转换器是制造核电池的关键。 63 微米厚的放射性同位素 Ni-2 片放置在两个金刚石半导体转换器之间。电池采用模块化设计,由多个独立单元组成。电池功率100微瓦,电压3V,尺寸15 X 15 X 5 mm3

美国公司 Widetronix 的贝塔伏特电池采用碳化硅 (SiC) 半导体。 

BV100,微型核电池,由 贝塔伏特技术 目前正处于中试阶段,有望在不久的将来进入量产阶段。这可用于为人工智能设备、医疗设备、MEMS 系统、先进传感器、小型无人机和微型机器人提供动力。 

鉴于纳米技术和电子学的进步,这种小型化的微电源是当前的需要。  

贝塔伏特技术 计划在1年推出功率为2025瓦的电池。 

与此相关的是,最近的一项研究报告了一种新型 X 射线辐射伏特(X 射线伏特)电池,其功率输出比最先进的贝塔伏特电池高出三倍。 

*** 

参考文献:  

  1. Betavolt Technology 2024。新闻 – Betavolt 成功开发民用原子能电池。发布于 8 年 2024 月 XNUMX 日。可在 https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html 
  2. 赵Y., 等 2024年,极端环境探索微电源新成员:X射线伏打电池。应用能源。第 353 卷 B 部分,1 年 2024 月 122103 日,XNUMX/DOI:  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103 

*** 

乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
乌梅什·普拉萨德(Umesh Prasad)
科学记者| 《科学欧洲》杂志创始人编辑

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