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鎳-63驅動的金剛石半導體:我國公司打造的創新型核電池

發布時間:2025-10-22閱讀(5)

我國一家公司宣布,計劃大規模生產可持續使用長達50年的微型核電池。我們傾向于認為放射性材料主要是危險的,這是有充分理由的,但它的輻射也意味著它正在釋放能量。因此,放射性材料可以制成出色的電池。如果使用半衰期長的材料,則可以制成無需充電即可持續使用數千年的電池。

這個想法并不新鮮,特別是對于更換電池會危害健康的醫療設備。早在 20世紀70年代,起搏器就配備了钚動力電池,其中一些電池至今仍在運行。較新的設備使用鋰電池,大約十年左右就必須更換一次。

核電作為一種環保能源目前正在強勢回歸,一些公司正在生產由氚衰變驅動的核電池,但目前它們主要用于科學或醫療目的而不是消費市場。因為它們產生的功率很小,在納瓦或微瓦范圍內。因此,這些核電池不能替代我們所習慣的電池。

由核衰變驅動的電池有兩種不同的類型,一種是使用放射性物質產生熱量,然后利用兩地之間的溫差產生電流,這被稱為放射性同位素熱電發電機。該技術最早于2 世紀50年代、60年代開發,當時美國和蘇聯正在為太空任務尋找可靠且持久的電源,特別是那些探索太陽能不可用的環境的任務。

盡管這些放射性同位素熱電發電機的技術眾所周知,但制作出來它們的體積也會很大。此外,通過溫度梯度來發電的效率也是相當低。更好的解決方案是使用半導體,其中發電是由核衰變直接驅動的,我國的那家公司提出的新型核電池就是這種類型的。

這些類型的電池被稱為阿爾法伏特電池、貝塔伏特電池或伽馬伏特電池,具體取決于它們使用的是阿爾法、貝塔或伽瑪衰變。阿爾法衰變意味著一個大原子核被吐出,它帶有兩個中子和兩個質子的,即氦核;貝塔衰變意味著原子核吐出電子;伽瑪衰變意味著原子核吐出光子。

我國的那家公司使用的是貝塔衰變,他們使用半衰期約為100年的鎳-63,并將其放置在帶有PN結的金剛石半導體之間。這種半導體材料與太陽能電池中通常使用的材料是同一類型的。在太陽能電池中,入射光會產生電流。對于核電池來說,產生電流的不是光子,而是貝塔衰變中發射的電子。

目前,該電池被稱為BV 100 電池,它具有的功率為100微瓦,電壓為3伏,其外形尺寸與典型電池相同。

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