Η Κίνα παρουσίασε μια νέα πυρηνική μικρομπαταρία άνθρακα-14 που μπορεί θεωρητικά να παράγει ενέργεια για χιλιάδες χρόνια χωρίς φόρτιση. Η εντυπωσιακή διάρκεια προκύπτει από τον χρόνο ημιζωής του ισοτόπου, ο οποίος φτάνει τα 5.730 χρόνια. Η ουσία, όμως, βρίσκεται αλλού: η συσκευή αποδίδει περίπου 1,13 microwatt, ποσότητα ακατάλληλη για κινητά τηλέφωνα ή ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αλλά δυνητικά πολύτιμη για αισθητήρες και εξοπλισμό που πρέπει να λειτουργεί επί δεκαετίες χωρίς συντήρηση.
- Η νέα συσκευή παράγει περίπου 1,13 microwatt, δηλαδή περίπου 0,0099 Wh σε έναν ολόκληρο χρόνο συνεχούς λειτουργίας.
- Χρησιμοποιεί μόλις το 22% του ραδιενεργού υλικού της προηγούμενης έκδοσης και έχει 15,5 φορές μεγαλύτερη ογκομετρική πυκνότητα ισχύος.
- Ο χρόνος ημιζωής των 5.730 ετών δεν αποτελεί εγγυημένη διάρκεια ζωής ολόκληρης της συσκευής.
- Οι ρεαλιστικές αγορές είναι εμφυτεύματα χαμηλής κατανάλωσης, απομακρυσμένοι αισθητήρες, διάστημα, πολικές και υποθαλάσσιες αποστολές.
- Η εμπορική πρόκληση είναι να αυξηθεί η ισχύς και να μειωθεί το κόστος χωρίς να χαθεί η ασφάλεια και η αξιοπιστία.
Τι ακριβώς παρουσίασε η κινεζική ομάδα
Η Northwest Normal University και η Gansu Zhulong Technology ανακοίνωσαν τη νέα συσκευή Qianjiyuan Tianshu ως εξέλιξη του πρωτοτύπου Zhulong-1. Σύμφωνα με τα στοιχεία της ερευνητικής ομάδας, το νέο μοντέλο διατηρεί παρόμοια τάση και σταθερότητα, αλλά χρησιμοποιεί μόνο το 22% της προηγούμενης ποσότητας άνθρακα-14.
Το ρεύμα βραχυκύκλωσης αυξήθηκε κατά 2,5 φορές, η μέγιστη ισχύς κατά 2,6 φορές και ο ενεργός όγκος περιορίστηκε στο 17% του αρχικού. Ο συνδυασμός αυτών των βελτιώσεων αύξησε την ισχύ ανά μονάδα όγκου κατά 15,5 φορές.
Το προηγούμενο πρωτότυπο είχε μέγιστη ισχύ 433 nanowatt, τάση ανοικτού κυκλώματος 2,1 volt και αναφερόμενη απόδοση μετατροπής άνω του 8%, σύμφωνα με την κινεζική Εθνική Υπηρεσία Πυρηνικής Ασφάλειας. Η αύξηση κατά 2,6 φορές τοποθετεί τη νέα μέγιστη ισχύ κοντά στα 1,13 microwatt.
Δεν αποθηκεύει ενέργεια όπως μια μπαταρία λιθίου
Η συσκευή είναι betavoltaic. Ο άνθρακας-14 διασπάται αργά και εκπέμπει ηλεκτρόνια βήτα. Ένας ημιαγωγός, στη συγκεκριμένη περίπτωση με τεχνολογία καρβιδίου του πυριτίου, μετατρέπει ένα μέρος αυτής της ενέργειας σε ηλεκτρικό ρεύμα. Η αρχή μοιάζει περισσότερο με φωτοβολταϊκό που τροφοδοτείται από ραδιενεργό διάσπαση παρά με συμβατική επαναφορτιζόμενη μπαταρία.
Η παραγωγή είναι σταθερή αλλά εξαιρετικά μικρή. Με ισχύ 1,13 microwatt, η συσκευή παράγει λιγότερο από 10 milliwatt-hours τον χρόνο. Συνεπώς, οι αναφορές για μπαταρία που θα τροφοδοτεί κινητά ή αυτοκίνητα επί χιλιετίες είναι παραπλανητικές.
Η πρακτική λύση είναι η συνεχής φόρτιση ενός μικρού πυκνωτή. Η ενέργεια συγκεντρώνεται αργά και απελευθερώνεται περιοδικά, ώστε ένας αισθητήρας να πραγματοποιήσει μέτρηση ή να μεταδώσει ένα σύντομο σήμα.
Οι αγορές όπου η μικρή ισχύς έχει μεγάλη αξία
Η τεχνολογία έχει νόημα όταν η αλλαγή μπαταρίας είναι αδύνατη, επικίνδυνη ή ακριβότερη από την ίδια τη συσκευή. Τέτοιες εφαρμογές περιλαμβάνουν αισθητήρες σε γέφυρες και αγωγούς, συστήματα βαθιάς θάλασσας, πολικό εξοπλισμό, διαστημικά όργανα, μνήμες χαμηλής κατανάλωσης και ορισμένα ιατρικά εμφυτεύματα.
Η ομάδα αναφέρει λειτουργία από -100°C έως 200°C. Εάν η επίδοση επιβεβαιωθεί ανεξάρτητα και σε μακροχρόνιες δοκιμές, το εύρος αυτό θα αποτελέσει σημαντικό πλεονέκτημα απέναντι στις χημικές μπαταρίες, οι οποίες υποβαθμίζονται γρηγορότερα σε ακραίες θερμοκρασίες.
Το επενδυτικό στοίχημα
Η αγορά δεν θα κριθεί από τον θεαματικό χρόνο ημιζωής, αλλά από τέσσερα πεζότερα μεγέθη: κόστος παραγωγής του ισοτόπου, ισχύ ανά κυβικό εκατοστό, πιστοποίηση ασφάλειας και αξιοπιστία των ηλεκτρονικών μερών. Ο άνθρακας-14 μπορεί να διασπάται για χιλιετίες, όμως οι επαφές, οι ημιαγωγοί και η συσκευασία πρέπει επίσης να αντέχουν.
Μια ανεξάρτητη ερευνητική κατεύθυνση έδειξε πρόσφατα απόδοση μετατροπής 10,79% σε εργαστηριακή κυψέλη άνθρακα-14 με περοβσκίτη, αλλά με δοκιμή συνεχούς λειτουργίας μόλις 15 ωρών, σύμφωνα με τη δημοσίευση στο Carbon Energy. Η σύγκριση δείχνει πόσο μεγάλη παραμένει η απόσταση ανάμεσα σε μια εργαστηριακή επίδοση και σε ένα προϊόν δεκαετιών.
Η κινεζική πρόοδος είναι ουσιαστική, αλλά δεν πρόκειται για αντικαταστάτη του λιθίου. Πρόκειται για μια νέα κατηγορία μικροπηγών ενέργειας, όπου ένα microwatt μπορεί να αξίζει πολύ περισσότερο από ένα watt επειδή παραμένει διαθέσιμο εκεί όπου κανείς δεν μπορεί να αλλάξει την μπαταρία.
The post Μπαταρία για χιλιάδες χρόνια: Τι πέτυχε πραγματικά η Κίνα και πού κρύβεται το μεγάλο στοίχημα appeared first on moneymatters.cy.
