Алмазные батареи могут работать 5700 лет
Разработки направлены на создание альтернативного вида аккумулятора, который сможет питать небольшие устройства. В качестве примера приведены дымовые сигнализации, компьютерные чипы, кардиостимуляторы (где замена элемента питания требует хирургического вмешательства) и даже небольшие спутники.
Помимо необычного формата батареи будут иметь еще одну особенность: отсутствие необходимость перезарядки. По словам разработчиков, непрерывная работа устройства, использующего в качестве элемента питания алмазную батарею, может длится до нескольких тысяч лет. Конечно, если это устройство не выйдет из строя по каким-то иным причинам. Причинами такой беспрецедентной энергоэффективности является материал, который станет частью будущих батарей: часть графита для их создания будет взята из бывших ядерных реакторов.
Здесь нет движущихся частей, не образуются выбросы и не требуется техническое обслуживание, только прямое производство электроэнергии. Инкапсулируя радиоактивные материалы внутри алмазов, мы превращаем извечную проблему ядерных отходов в атомную батарею и долгосрочные поставки чистой энергии.
профессор Том Скотт из Центра анализа интерфейсов Бристольского университета
Еще в 2016 году команда ученых продемонстрировала прототип алмазной батареи с использованием 63Ni (никель-63) в качестве источника излучения. Сейчас продолжается работа над повышением эффективности с помощью углерода-14, который можно извлечь из использованных блоков графита из ядерных реакторов.
По словам химика Нила Фокса, 14C был выбран в качестве исходного материала, потому что он излучает радиацию лишь в ближнем радиусе, и она быстро поглощается любым твердым материалом. Это делает изотоп опасным при проглатывании и прикосновении к коже, но будучи запертым внутри алмаза, он перестает излучать радиацию и превращается в безвредный источник энергии.
В увлекательном и понятном анимационном ролике Бристольского университета очень наглядно показывается, как углерод-14 будет извлекаться из графитовых контейнеров путем нагревания, затем превращаться в алмазы, «запечатанные» внутри оболочки из безопасного синтезированного алмаза. Таким образом выход излучения за пределы алмазной «капсулы» становится исключен.
Видео Бристольского университета об алмазных батареях (на английском)
Алмаз является самым твердым веществом, известным человеку, и мы в буквальном смысле не могли бы использовать ничего, что обеспечило бы более высокую защиту.
Нил Фокс, Бристольский университет
Количество углерода-14 в каждой батарее еще не определено. Команда утверждает, что источник энергии с 1 граммом 14C способен производить 15 Джоулей в день, а для 5-процентного истощения батареи требуется 5730 лет (период полураспада 14C). Размеры показанного в 2016 году прототипа составляли 10×10×0,5 мм плюс электроды. Батарея способна работать при температурах до 750 ℃.
По словам Тома Скотта, вместе с научным центром Калхэма университет планирует пилотный запуск производства алмазных батарей. Потенциальные объемы выпуска — 10 000−20 000 устройств в год, а в дальнейшем — вплоть до миллионов батарей.