我國一家公司宣布，計劃大規(guī)模生產(chǎn)可持續(xù)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(xù)使用數(shù)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(yī)療設(shè)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(shè)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(huán)保能源目前正在強勢回歸，一些公司正在生產(chǎn)由氚衰變驅(qū)動的核電池，但目前它們主要用于科學(xué)或醫(yī)療目的而不是消費市場。因為它們產(chǎn)生的功率很小，在納瓦或微瓦范圍內(nèi)。因此，這些核電池不能替代我們所習(xí)慣的電池。
由核衰變驅(qū)動的電池有兩種不同的類型，一種是使用放射性物質(zhì)產(chǎn)生熱量，然后利用兩地之間的溫差產(chǎn)生電流，這被稱為放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機。該技術(shù)最早于 20 世紀 50 年代、60 年代開發(fā)，當(dāng)時美國和蘇聯(lián)正在為太空任務(wù)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(huán)境的任務(wù)。
盡管這些放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機的技術(shù)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(fā)電的效率也是相當(dāng)?shù)?。更好的解決方案是使用半導(dǎo)體，其中發(fā)電是由核衰變直接驅(qū)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(zhì)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(jié)的金剛石半導(dǎo)體之間。這種半導(dǎo)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(chǎn)生電流。對于核電池來說，產(chǎn)生電流的不是光子，而是貝塔衰變中發(fā)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。
本文來自微信公眾號：萬象經(jīng)驗 （ID：UR4351），作者：Eugene Wang
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