Recientemente, está surgiendo rápidamente un concepto llamado batería de nanodiamante. La empresa NDB de California dijo que están desarrollando una batería basada en extracto de residuos nucleares, que subvertirá el método energético moderno. ¡Puede durar de 10 a 28.000 años!
Y tiene una densidad de energía varias veces mayor que la del ion de litio. Es absolutamente seguro en caso de colisión y no necesita cargarse durante su uso. Lo que es aún más ventajoso es que su precio es más económico que el del litio. baterías de iones!
¿Qué diablos es una batería de nanodiamante?
Habiendo mencionado tantas ventajas, ¿qué es exactamente esta batería y por qué dura tanto? Se nos ocurren una serie de preguntas: los floricultores pueden considerarse entusiastas de la ciencia: necesitan encontrar pruebas convincentes para creer en la existencia de este tipo de baterías. ¡Veamos cómo la empresa NDB explica su principio!
Las baterías de nanodiamante utilizan carbono-14, un extracto de grafito de residuos nucleares. El carbono-14 purificado se descompondrá en nitrógeno, lo que significa que se convertirá en gas y desaparecerá en el aire, pero durante. Durante el proceso de desintegración se liberará un antineutrón y un electrón de desintegración. ¡Por supuesto, esto no es suficiente para que NDB necesite carbono-14!
Los diamantes actúan como semiconductores y disipadores de calor en esta batería, recogiendo carga y transmitiéndola, y el carbono-14 se reemplaza por carbono-12 no radiactivo (átomos de carbono comunes) para garantizar que la radiación no No se filtra y su caparazón ultraduro también funciona como capa protectora. NDB conectará estas microbaterías de nanodiamantes mediante circuitos para formar un conjunto de baterías y utilizará supercondensadores para recolectar y almacenar estas cargas.
Se puede empaquetar en cualquier modo de batería, como pilas de botón o AA, o incluso pilas 18650 o 2170. En pocas palabras, este es un microgenerador nuclear, ¡una batería que nunca necesita cargarse! En teoría, cuando se alimenta con una densidad de superpotencia, su vida útil puede superar los 90 años. Si se utiliza en un sensor de baja potencia, su vida útil llegará a los 28.000 años.
Esta batería parece perfecta, pero ¿es fiable?
Parece mentira, ¡pero usemos evidencia para saber si es confiable! En primer lugar, su fuente es el grafito de desechos nucleares. En la impresión de muchos amigos, los desechos nucleares no parecen ser grafito, pero de hecho, el grafito puede ser desechos nucleares porque el grafito es un muy buen moderador de semillas. Los primeros reactores nucleares eran grafito. ¡Muchas pilas de grafito todavía están en funcionamiento!
La forma del grafito en pilas de grafito
Por lo tanto, hay más de 95.000 toneladas de bloques de grafito en el Reino Unido. Si se puede eliminar el carbono-14 radiactivo que contienen, entonces será suficiente. La contaminación radiactiva se reducirá considerablemente, lo que significa que el carbono 14 procesado en materia prima para baterías también procesará desechos nucleares. Hasta ahora, ¡es teóricamente posible!
¿Se pueden fabricar baterías a partir de la desintegración radiactiva del carbono-14?
Las baterías fabricadas según el principio de desintegración radiactiva se denominan baterías nucleares, pero las baterías nucleares se pueden dividir en los siguientes tipos según el uso que hacen de la energía de desintegración radiactiva:
Nuclear directamente recargable baterías: Utilización Las partículas cargadas emitidas por la fuente radiactiva generan una diferencia de potencial eléctrico, como partículas o electrones
Ionización de gases baterías nucleares y conversión de energía por efecto radiovoltaico baterías nucleares: utilizan el efecto de ionización del haz de partículas emitido sobre el medio para generar potencial eléctrico
Baterías nucleares fotoeléctricas fluorescentes: utilizan sus rayos emitidos para inducir a sustancias fluorescentes a emitir luz y luego convertirlas en energía eléctrica a través de la fotoelectricidad
Baterías nucleares fotoeléctricas térmicas , baterías nucleares termoeléctricas y conversión termomecánica Batería: Utiliza el calor generado por fuentes radiactivas para lograr la conversión de energía.
Como se mencionó anteriormente, el carbono-14 está encapsulado en diamante. No puede construir estructuras complejas. Solo puede usar partículas cargadas para generar el principio de diferencia de potencial, que es una batería nuclear directamente recargable. emite electrones es el electrodo positivo y recibe electrones un extremo es el electrodo negativo. Esta batería nuclear recargable directamente es una batería nuclear de alto voltaje y baja corriente. Se utiliza generalmente en sistemas de propulsión de iones, tubos de rayos catódicos o tubos fotomultiplicadores. corazones artificiales y otros órganos artificiales que requieren alto voltaje!
Aunque la batería nuclear recargable directa tiene una estructura simple, su eficiencia de conversión de energía es relativamente baja. Esto se debe al coeficiente de emisión de electrones secundarios verdaderos, el coeficiente de emisión de electrones retrodispersados, el factor de repulsión y la batería nuclear recargable directa. Emisor y colector. El material aislante entre los polos afecta la salida de energía. Se deben usar más materiales radiactivos para crear una fuente de alimentación de alta potencia, ¡pero el volumen será muy grande!
Entonces NDB debe encontrar una tecnología para utilizar eficientemente los electrones emitidos, pero aun así, la tasa de utilización puede aumentarse a más de 20
La vida útil de las baterías de carbono-14 realmente puede Más ¿Tiene más de 28.000 años?
La vida media del carbono-14 es de 5730 a 40 años. Cada 5700 años, la mitad del carbono-14 se descompondrá en nitrógeno-14. Si 100 de él utilizan electrones, entonces, en teoría, 28.000. Durante años, era solo aproximadamente 1/32 de lo que era al principio. Esto parece un poco poco confiable. 10 ya es muy reacio y debe mantenerse en 3. Sin embargo, el problema puede no ser particularmente grande cuando se usa micro. actual ¡Desde esta perspectiva, 28.000 años se consideran calificados!
Cuánta energía puede proporcionar
Según la información revelada anteriormente, una batería de diamante con 20 g de carbono-14 puede proporcionar 300 julios de energía por día, lo que no parece nada malo. cierto, pero esto sólo equivale a proporcionar 0,00926 vatios de potencia, lo que parece un poco bajo. Si quieres aumentar la potencia, debes conectar una gran cantidad de baterías en paralelo, por ejemplo, para obtener una potencia de salida de 1W. Necesitas 100 baterías de este tipo, ¿cuánto pesa esta batería? Son aproximadamente 2 kilogramos de carbono-14, si agregas la carcasa, se estima que pesa al menos más de 5 kilogramos.
Si se trata de una batería de iones de litio, definitivamente no es un problema que una batería de litio de 5 KG proporcione varios miles de vatios, y no es un problema proporcionar decenas de kilovatios en poco tiempo. Desde este punto de vista, la llamada batería de diamante es completamente un concepto.
¿Viola la ley de conservación de la energía?
Aunque afirma poder utilizarse durante decenas de miles de años y no necesita recargarse, lo que parece una tontería, no viola la ley de conservación de la energía. Utiliza el calor. energía de electrones o iones y desintegración radiactiva. Radiactividad Las baterías nucleares ya son una fuente de energía muy común en los campos de la biomedicina y la industria aeroespacial, así como en muchas áreas remotas donde no se puede suministrar energía, ¡las baterías nucleares se utilizan ampliamente! Por ejemplo, ¡los viajeros utilizan baterías termoeléctricas de óxido de plutonio!
La batería nuclear de la Voyager
En "The Martian", las baterías nucleares se utilizan para calentar. Este tipo de batería es una batería termoeléctrica, pero su tasa de utilización también es muy baja. , por lo que habrá una gran cantidad de calor residual desperdiciado que simplemente se puede utilizar como fuente de calor en el frío rover de Marte.
Pero NDB afirma que puede usarse como alternativa a las baterías de iones de litio como fuente de energía para vehículos eléctricos y que aún puede usarse durante 90 años. Esto realmente hace que la gente se sienta un poco como el automóvil de Jia Yueting. -Construir PPT, ¡alardear sin redactar!