Группа ученых из Института науки и технологий Тэгу Кенбук в Южной Корее разработала прототип ядерной батареи, которая рассматривается как более долговечная альтернатива традиционным литий-ионным аккумуляторам.

Этот тип батареи может работать без подзарядки тысячи лет, что делает его перспективным решением для множества приложений, от медицинских устройств до электромобилей и других технологий, требующих долгосрочного источника энергии.

Сегодня большинство современных устройств, от смартфонов до электромобилей, работают на литий-ионных батареях. Эти батареи обладают ограниченным сроком службы и требуют регулярной подзарядки, что снижает их долговечность и эффективность. Кроме того, производство литий-ионных аккумуляторов негативно влияет на окружающую среду: добыча лития является энергоемкой, а неправильная утилизация батарей загрязняет природу.

С учетом роста спроса на долгосрочные источники энергии ученые рассматривают альтернативы традиционным батареям, включая ядерные батареи. В качестве таковой они предложили небольшие бета-вольтаические батареи, использующие радиоуглерод. Этот элемент является нестабильной, радиоактивной формой углерода, которая испускает бета-частицы. Радиоуглерод разлагается медленно, что позволяет батарее работать на протяжении тысячелетий. Такие батареи могут стать альтернативой обычным аккумуляторам и значительно уменьшить потребность в частой подзарядке.

Важно отметить, что не все радиоактивные материалы представляют угрозу для живых существ. В частности, бета-частицы, которые испускает радиоуглерод, можно экранировать тонким слоем алюминия, что делает их безопасными для окружающей среды и человека. Таким образом, ядерные батареи могут быть применимы в различных областях, не создавая риска для здоровья.

В рамках своей работы ученые создали прототип бета-вольтаической батареи, использующей радиоуглерод. Этот материал генерирует только бета-лучи, которые безопасны, и разлагается чрезвычайно медленно, что делает возможным создание батарей, способных служить тысячелетиями. В отличие от традиционных аккумуляторов, которые со временем теряют свою эффективность, такие батареи могут обеспечивать стабильную работу устройств на протяжении долгих лет.

Для повышения эффективности преобразования энергии в своей новой конструкции ученые использовали полупроводник на основе диоксида титана, который обычно используется в солнечных батареях, и сенсибилизировали его с помощью красителя на основе рутения. Эта доработка позволила значительно улучшить эффективность батареи, увеличив коэффициент преобразования энергии с 0,48% до 2,86%.

Тем не менее, текущая эффективность этих ядерных батарей все еще значительно ниже, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов, которые обладают высокой энергетической плотностью. Однако ученые уверены, что с дальнейшей оптимизацией формы бета-излучателя и улучшением поглотителей бета-лучей можно повысить производительность батареи и увеличить ее выходную мощность.

Одна из самых перспективных областей применения этих батарей — медицинские устройства, такие как кардиостимуляторы. С батареей, которая работает на основе радиоуглерода, кардиостимулятор мог бы работать на протяжении всей жизни пациента, исключив необходимость в хирургической замене аккумулятора. Это значительно снизило бы риск для здоровья и улучшило качество жизни людей, нуждающихся в таких устройствах.

Хотя новая бета-вольтаическая конструкция батареи пока имеет низкую производительность по сравнению с литий-ионными батареями, ее долговечность и потенциал для использования в долгосрочных приложениях открывают широкие перспективы. В будущем, с развитием технологии и улучшением ее компонентов, ядерные батареи могут стать важным элементом в решении проблем с энергообеспечением в различных отраслях, включая медицину, науку и высокие технологии.

Источник: Tech Xplore

Команда ученых сделала захватывающее открытие: вода в экстремальных условиях может превращаться в суперкислоту, которая может быть в миллиарды или триллионы раз сильнее серной кислоты.

Это явление происходит при температуре от 1727°C до 2727°C и давлении от 22 до 69 гигапаскалей, что может быть достигнуто только в глубинах Земли или на таких планетах, как Нептун и Уран.

Под действием такого колоссального давления и температуры вода превращается в сверхкислотную жидкость. Она способна трансформировать молекулы углеводородов, таких как метан, в алмазоподобные структуры. Это открытие может объяснить явление “алмазных дождей”, наблюдаемое на Уране и Нептуне.

Для этого исследования ученые использовали компьютерное моделирование, чтобы понять, как происходят атомные и химические реакции при таких условиях. Полученные данные показали, как сверхкислотная вода может взаимодействовать с углеводородами и образовывать алмазы. Это открытие может не только объяснить природные процессы на планетах, но и найти практическое применение, например, в производстве алмазов или замене традиционных суперкислот в промышленных процессах, таких как переработка нефти.

Однако ученые отмечают, что создать такие условия в лаборатории для практического применения будет крайне сложно из-за экстремальных температур и давлений. Следующим шагом для ученых будет попытка получить прямые экспериментальные доказательства этого явления при более низких давлениях и температурах, что может позволить сделать это открытие более применимым на Земле.

Источник: New Scientist

Ученые предупреждают, что глобальное потепление Земли может привести к катастрофическим последствиям, таким как наводнения, голод и экстремальные погодные явления, включая волны жары и засухи.

В новом исследовании, проведенном Потсдамским институтом исследований воздействия на климат в Германии, была сделана тревожная оценка: к 2200 году температура на планете может повыситься на 7°C, даже если выбросы углекислого газа останутся умеренными.

Это повышение температуры приведет к нехватке продовольствия, так как условия станут слишком жаркими для нормального роста большинства сельскохозяйственных культур. Вдобавок, повышение уровня моря из-за таяния ледников заставит людей покидать прибрежные города из-за наводнений. Предсказываются также более частые и интенсивные экстремальные погодные явления, такие как лесные пожары, тропические штормы и засухи.

Особенно опасным для человечества станет пиковое потепление, которое может произойти летом. Это подчеркивает срочную необходимость ускоренных усилий по сокращению выбросов углерода. Ведущий автор исследования, Кристин Кауфхольд, отмечает, что результаты работы подчеркивают важность еще более быстрых усилий по снижению углеродных выбросов и удалению углекислого газа из атмосферы.

Новые прогнозы показывают, что пиковые значения температуры могут быть значительно выше, чем предполагалось ранее, даже при сценариях с низкими и умеренными выбросами. Парниковые газы, вызывающие глобальное потепление, в основном выделяются при сжигании ископаемого топлива, но также и в результате естественных процессов, таких как извержения вулканов, дыхание растений и животных.

Для своего исследования ученые использовали компьютерную модель CLIMBER-X, которая рассматривает будущие сценарии глобального потепления, учитывая атмосферные, океанические, биологические и геохимические процессы. Модель рассмотрела три различных сценария с низкими, средними и высокими уровнями выбросов углекислого газа.

Результаты исследования показывают, что существует 10% вероятность того, что температура на Земле все еще может повыситься на 3°C к 2200 году, даже если выбросы начнут снижаться уже сейчас. Более того, ученые считают, что глобальное потепление в этом тысячелетии может превзойти все предыдущие прогнозы.

Наиболее тревожным фактором является возможный выброс углекислого газа из вечной мерзлоты и других обратных связей, которые могут ускорить потепление. Ученые подчеркивают, что достижение цели Парижского соглашения по ограничению повышения температуры значительно ниже 2°C возможно только при сценариях с очень низким уровнем выбросов. Однако, по мнению исследователей, наши возможности по сдерживанию климатического кризиса быстро сокращаются.

Источник: Daily Mail