依靠核能發電的電池你見過嗎?
2024年1月8日,北京貝塔伏特新能科技有限公司,在官網上宣佈瞭一則消息。他們已經開發出瞭最新款的微型原子能電池,名叫BV100核能電池。情況到底如何?是噱頭還是新革命?
效果堪比“永動機”的核電池
按照公司CEO張偉的說法,該核電池的大小僅僅隻有15*15*5立方毫米,結構上由鎳63和金剛石半導體打造而成。在兩片10微米厚的金剛石半導體轉換器之間,夾著一個2微米厚的鎳63薄片。靠著這種特殊結構,BV100核電池能源源不斷的激發電荷。
根據檢測,該公司獨創的這種金剛石半導體轉換器,對輻射電子的收集系數,高達98%。在這種情況下,核電池的能量密度,可以達到三元鋰電池的10倍以上。
金剛石半導體轉換器
由於具有如此高的能量密度,以至於該電池在一個棗核大小的空間裡,就能釋放高達3V的電壓,輸出功率更是達到瞭100微瓦。可以說,在性能這方面,BV100核電池是妥妥的“小而精”。
除瞭放電性能優越以外,它最大的亮眼其實是壽命。按照貝塔伏特方面的介紹,這款核電池的放電時間可以持續發電50年左右。在這漫長的50年中,無需對核電池進行充電和維護,隻需要拿來用就行瞭。如此看來,它似乎已經跟“永動機”的效果無異瞭。
在工作環境適應力方面,核電池也有著諸多優勢。比如這款核電池可以在零下-60度和零上120度之間正常運行。絲毫不會因為溫度驟降,就導致電能損失,更不會突然在高溫下爆炸。
最關鍵的是,它的抗打擊能力也很強。即使受到槍擊和穿刺,也不會輕易泄露核輻射。在這種情況下,核電池儼然已經達到瞭刀槍不入的境界。用它來給手機供電,可以說是放100個心瞭。
按照貝塔伏特的說法,目前這款核電池已經進入瞭中試驗階段,即將在2025年的時候實現量產。一旦量產之後,這類核電池完全可以支持模塊化的拼裝。
核電池對人體有輻射?
這是什麼意思呢?簡單來說,就是這類核電池可以由幾百個獨立單元組合而成,拼在一起串/並聯使用。在這種情況下,它就能打造出不同尺寸和不同容量功率的電池產品,就跟搭積木似的。
從試驗結果中可知,僅僅在1克的拼裝電池中,就能儲存3300毫瓦時的電能。如此一來,該類核電池幾乎已經做到瞭伸縮自如、四兩撥千斤的地步。
不光如此,貝塔伏特公司還打算在明年推出性能更佳的核電池。這類二代核電池計劃由氘同位素、钷147和鍶90作為基礎材料,慢慢迭代出來。
不出意外的話,這類新核電池的輸出功率將會達到1瓦,是鎳63核電池的10倍。如此看來,隨著時間的推移,咱們的核電池時代已經在不遠處和我們招手瞭。說不定再過個五、六年,大傢都能人手一部核電池手機,可謂是賽博朋克感十足。
說到這裡可能很多人會問瞭,這個所謂的核電池,究竟是核聚變還是核裂變?難道它不會給人體帶來輻射嗎?
其實這個擔心純屬多餘瞭,從供能原理上來講,這款核電池的能量主要是由β粒子帶來的。
放射性同位素鎳63衰變成銅的時候,它發射出來的β粒子照進半導體,這樣就能產生電流。由於這些放射性同位素不會衰變成鈾235和鈾238,所以它們基本上沒有任何危害。
即便是鎳63本尊,它的危害性也是極其微弱的,因為鎳63的穿透力並不強。一張普通的A4紙,就能阻擋其射線。所以隻要對其做好安全措施,那這款電池就跟普通電池一樣,人畜無害。
說到這裡可能又有人會問瞭,既然這類核電池這麼牛叉,為啥不早點兒研究,核能技術不是早在上世紀就實現應用瞭嗎?現在的民用化核能居然還在電池階段推進?
很多人可能不知道,其實關於這類核能電池,在上世紀也早就有人試水瞭,隻可惜效果不盡人意。1959年,就有一位美國人研制出瞭第一個放射性同位素電池。隻不過,這款電池又大又重,重量高達1.8千克。把它帶在身上就跟個啞鈴似的,這誰受的瞭?
核電池的演變歷程
曾經核電池的研發難倒瞭諸位諸葛亮,連美國航天部也曾在核電池上面下過功夫。根據當時的新聞來看,在美國的阿波羅宇宙飛船上,就有一款名為SNAP-27A的核電池裝置。該裝置采用的是钚-238驅動,其輸出功率達到瞭驚人的63瓦。
隻不過,這款核電池依舊還是又大又重,它的重量達到瞭31千克,相當於一個煤氣罐一樣。最關鍵的是,它的壽命隻有1年。1年過後就徹底報廢瞭,這拿出來誰還敢用?
钚-238放射性同位素原料
到瞭2021年,美國航天部又推出瞭一款新的核電池,並將其用在瞭好奇號火星車上。按照規劃,該核電池的壽命延長到瞭14年左右,已經屬於長壽級別的人物瞭。隻不過,雖然壽命變長瞭,但其造價也變高瞭,高達上百萬美元。
可以說,以前的那些核電池,清一色都是體積太大,壽命太短,以及制造成本太高。在這種情況下,核電池發展自然就受限瞭。
但如今形勢大為反轉瞭。前面也提到過,貝塔伏特公司已經將核電池做到瞭毫米級別,壽命也延長到瞭50年。
至於成本方面,也不用太過擔心。因為一旦將其進行商業化鋪開的話,其成本將會降的比普通電池還便宜。就像曾經的新能源汽車電池一樣,在短短幾年之內,就降價瞭90%。像這種趨勢,幾乎是無法抵擋的。
可以預見的一點是,隨著時間的推移,以及這類核電池的不斷更新,它們接下來應用到的領域將會極其廣泛。手機和無人機方面就不用多說瞭,輕輕松松就能實現無限續航。其續航能力就像核動力航母vs普通航母一樣,直接對普通電池展開降維打擊。
此外,像心臟起搏器等醫療器械,也能采用這種核電池。一旦將核電池搭載上去以後,你能活多久,心臟就跳多久。你死瞭心臟還在跳,可謂是不死不休。
心臟起搏器上使用的微形核電池
至於像人造衛星、小型機器人、信號基站、各類傳感器,以及邊境攝像頭等設備,幾乎都能用到這類核電池。當核電池鋪開之日,就是人類進入能源永久續航紀元之時。
假如真到瞭那個時候,世界上還有什麼“省電”這一說法。直接炫就得瞭,反正電也用不完。這就是科技進步的魅力所在。