Истражувачи од Северозападниот Нормален универзитет, заедно со оние од Технолошјиот универзитет Гансу Жулонг во Кина, изградија нуклеарна батерија од нова генерација користејќи изотоп јаглерод-14 и силициум карбид (SiC) трансдуцер. Новата нуклеарна батерија е големо подобрување од својот претходник не само во однос на капацитетот, туку и бидејќи е развиена на автохтон начин.
Нуклеарната батерија, позната и како радиоизотоп или атомска батерија, користи енергија од распаѓањето на радиоактивниот изотоп во неа за да генерира електрична енергија. Бидејќи полуживотот на радиоактивните изотопи може да трае неколку децении, ако не и векови, нуклеарната батерија може да остане активна многу подолго од нејзините хемиски еквиваленти.
Ова ги прави идеални за распоредување во вселенски летала и далечински сензори за животната средина, а се корисни и во медицински импланти, кога може да се користи соодветен радиоактивен материјал. Нуклеарни батерии беа распоредени во мисии во длабоката вселена од НАСА во своите сонди Voyager во 1977 година и роверот Curiosity на Марс во 2012 година. Кина, исто така, користеше нуклеарни батерии во своите ровери на лунарната мисија, Chang’е-3 и Chang’е-4.
Нејзиниот неодамнешен успех е дел од нејзината стратегија за изградба на помали, помоќни нуклеарни батерии кои можат да послужат за индустриски апликации.
Истражувачкиот тим на Северозападниот Нормален Универзитет претходно изгради нуклеарна батерија јаглерод-14 во 2024 година и ја нарече Candle Dragon или Zhulong-1. Батеријата од новата генерација, наречена Qianjiyuan Tianshu, има ограничена употреба на радиоактивен материјал на 22 проценти, додека ја максимизира моќноста до 2,6 пати без промена на напонот или стабилноста.
„Претходните верзии страдаа од мала моќност, лоша интеграција и високи трошоци, па тимот се фокусираше на тоа да го направи уредот компактен, моќен, достапен и целосно домашно произведен“, објасни Су Маоген, раководител на проектот на Северозападниот Нормален Универзитет.
Истражувачкиот тим изброи пет големи надградби што Qianjiyuan Tianshu ги има во однос на Zhulong-1, кои вклучуваат подобро усогласен радиоактивен извор и тродимензионален дизајн наредени во еден слој што заштедува простор и ја подобрува интеграцијата. Дополнително, микро-системот за управување со енергија и вградените сензори овозможуваат самостојно работење.
Зголемување на ефикасноста на батеријата е постигнато со користење на силициум карбиден трансдуцер, кој е изграден во Кина.
Батеријата од новата генерација има димензии малку повеќе од еден кубен инч (16,8 кубни см). Користејќи 129 миликури јаглерод-14, може да испорача струја од 0,713 микроампери, напон од 2,06 V и максимален излез од 1,13 микровати.
Конвенционалниот пристап кај нуклеарните батерии е да се користат термоелектрични материјали за да се претвори топлината од распаѓање во енергија. Сепак, системите што се користат во овие батерии се гломазни по природа и им се потребни високи температури за да работат. Од друга страна, Qianjiyuan Tianshu ги претвора електроните или бета честичките од распаѓањето во полупроводник од силициум карбид, каде што се користат за директно производство на струја.
Всушност, велат истражувачите, батеријата е многу слична на соларен панел. Наместо да работи на светлина, таа работи на зрачење. Иако истражувачите го намалија волуменот на батеријата за само 17 проценти, тие беа успешни во зголемувањето на волуметриската густина на моќност за околу 15 пати.
Понатаму, бидејќи полураспаѓањето на јаглеродот трае 5.730 години, нуклеарната батерија ефикасно има животен век од илјадници години.
(Interesting Engineering)
