Массовое производство китайской ядерной батарейки
Китайская компания Betavolt приступила к массовому производству сверхкомпактного атомного элемента питания BV100, имеющего срок службы до 50 лет и не нуждающегося в подзарядке, пишет TechSpot. Размер первой партии и перечень заказчиков не уточняются.
BV100, о создании которого Betavolt сообщила в начале 2024 г., представляет собой своего рода сэндвич, состоящий из тончайших чередующихся пластин, которые выполнены из никеля-63; материала на основе полупроводникового алмаза и заключены в компактный корпус с контактной площадкой на одной из его внешних граней. Толщина каждого полупроводникового слоя составляет 10 мк, радиоактивной пластины-сердечника – 2 мк.
Источником энергии в BV100 выступает никель-63, не встречающийся в природе радиоактивный изотоп металла никеля, имеющий период полураспада 100 лет. Никель-63 испускает мягкое бета-излучение (поток быстрых электронов/позитронов). Продуктом его распада является медь-63, нерадиоактивный изотоп меди, наиболее распространенный в природе. Его утилизация не требует значительных усилий и финансовых расходов. Однако исходный материал «ядра» вряд ли можно считать безопасным – он представляет значительную угрозу здоровью человека при употреблении внутрь.
По заявлению Betavolt, BV100 сохраняет работоспособность в условиях, которые традиционные химические батареи не выдерживают. Элемент питания продолжает функционировать при экстремальных температурах в диапазоне от -60 до +120 градусов Цельсия, не создавая угрозы возгорания или стремительной разрядки, как это делают, к примеру, литий-ионные аккумуляторы.
Текущий вариант элемента питания Betavolt обеспечивает мощность в 100 мкВт (0,001 Вт) при напряжении в 3В. Размеры корпуса BV100 составляют 15x15x5 мм, что сопоставимо с габаритами монеты достоинством пять юаней. Одной BV100 не хватит для того, чтобы запитать от него девайсы со сравнительно высоким уровнем энергопотребления, такое как смартфон или портативный компьютер. Однако Betavolt рассматривает возможность построения батарей на основе множества таких элементов. Удельная энергоемкость BV100 составляет 3300 мВт*ч/г, что, как отмечает TechSpot, в 10 раз превышает аналогичный показатель типичной тройной литиевой батареи.
Более мощная версия не за горами
До конца 2025 г. китайская компания рассчитывает вывести на рынок гораздо более мощную, одноваттную версию устройства, которая, как отмечает TechSpot, сможет найти применение в технике самых разных типов: от потребительской электроники до беспилотных летательных аппаратов.
Элементы питания на основе радиоизотопов производятся достаточно давно. Источники электроэнергии, построенные на базе термоэлектрических генераторов, могут применяться при решении узкого круга задач, в частности, для поддержания работоспособности космических аппаратов, рассчитанных на полет при значительном удалении от Солнца. К примеру, в марсоходе NASA Curiosity используется генератор такого типа, в качестве топлива потребляющий плутоний-238.
Радиоизотопные термоэлектрические генераторы родом из прошлого века отличаются высокой стоимостью, значительными габаритами и могут представлять опасность для окружения, поскольку в силу специфики устройства имеют высокую внутреннюю температуру.
В свою очередь изделие Betavolt компактно и относительно безопасно, однако о его цене пока ничего не известно.
Со слов представителей компании, у технологии практически неограниченный спектр областей применения, аэрокосмические системы, устройства на основе ИИ, медицинское оборудование, миниатюрные дроны и роботы.
Интерес к технологии за пределами Китая
«Прорыв», совершенный Betavolt, вызвал всплеск интереса к идее создания элементов питания на основе радиоактивных материалов по всему миру, отмечает TechSpot. Тем не менее информация о проектах разработки бета-гальванических батарей, дошедших до стадии прототипа, периодически появлялась в СМИ задолго до анонса Betavolt. Так, в 2020 г. CNews писал о подобном проекте американской компании Nano Diamond Battery.
Собственные исследования сегодня в этом направлении ведет Северо-западный педагогический университет Китая, выбравший в качестве основного материала углерод-14. Свои наработки имеются у компаний City Labs в США, Kronos Advanced Technologies, Yasheng Group и Arkenlight в Великобритании.
City Labs недавно получила грант от Национальных институтов здравоохранения (входит в структуру Минздрава США) на разработку элемента питания с продолжительным сроком службы без подзарядки на принципе бета-излучения для медицинских устройств вроде водителей сердечного ритма. Правда, технология, которую доводит до ума City Labs, предполагает использование изотопа водорода – трития.
В 2023 г. российский НИЯЮ МИФИ сообщил о создании прототипа элемента питания средней мощности на основе никеля-63 и узкозонных полупроводниковых термофотовольтаических материалов с КПД преобразования теплового излучения как минимум не ниже 15%.
По словам Чжан Вэя (Zhang Wei), главного исполнительного директора Betavolt, компания является единственным в мире глобальным производителем материалов на основе алмазных полупроводников, которые также задействуются при выпуске суперконденсаторов и ультрадлинных углеродных нанотрубок.
Betavolt уже добилась признания научного сообщества Китая. Компания заняла третье место на конкурсе инноваций Китайской национальной ядерной корпорации 2023 г. и зарегистрировала несколько связанных с технологий патентов внутри страны, а в настоящее время ведет работу над регистрацией международных патентов.
Поделиться
