Ядерная батарейка на 100 лет: в США представили источник питания

Компания NRD из штата Нью-Йорк представила новый твердотельный источник питания серии NBV, который, по заявлению разработчиков, способен непрерывно работать более ста лет без подзарядки, обслуживания и замены.

Как пишет AutoNocion, устройство основано на использовании радиоактивного изотопа никель-63 и относится к классу так называемых бетавольтаических элементов питания.

В отличие от традиционных батареек, которые получают энергию за счет химических реакций, новый источник работает благодаря естественному радиоактивному распаду. Электроны, высвобождающиеся в процессе распада никеля-63, улавливаются полупроводником и преобразуются в электрический ток.

По принципу действия технология напоминает солнечные панели, однако вместо солнечного света использует энергию бета-частиц.

Топливом служит никель-63 — радиоактивная разновидность никеля, которая постепенно превращается в стабильную медь. Разработчики подчеркивают, что испускаемые частицы обладают крайне низкой энергией и не способны проникнуть даже через тонкий металлический корпус устройства.

Источник питания полностью герметичен, не содержит движущихся частей и рассчитан на десятилетия автономной работы.

Однако высокая продолжительность службы сопровождается крайне низкой мощностью. По данным компании, элемент питания выдает от 5 до 500 нановатт при напряжении от 1 до 20 вольт. Размер устройства составляет всего 20×20×12 миллиметров.

Для сравнения: даже самый простой светодиод потребляет в десятки тысяч раз больше энергии, чем способен выдать такой элемент. Поэтому использовать его для питания смартфонов, бытовой электроники или автомобилей невозможно.

Разработчики объясняют, что главная ценность технологии заключается не в мощности, а в долговечности и предсказуемости работы.

Заявленный срок службы напрямую связан с периодом полураспада никеля-63, который составляет около 101 года. Через столетие элемент не перестает работать, а лишь снижает мощность примерно вдвое, сохраняя способность вырабатывать электроэнергию.

Именно поэтому показатель в сто лет отражает не момент окончания работы устройства, а срок, в течение которого оно сохраняет приемлемые характеристики.

Подобные технологии не являются принципиально новыми. В начале 2024 года китайская компания Betavolt представила аналогичный элемент питания на никеле-63 под названием BV100. Он отличался меньшими размерами и более высокой мощностью, однако заявленный срок его службы составлял около 50 лет.

Еще одним направлением развития подобных технологий считаются так называемые алмазные батареи, использующие углерод-14. Благодаря значительно более длительному периоду полураспада они потенциально способны работать несколько тысяч лет.

Впрочем, специалисты подчеркивают, что такие устройства предназначены для совершенно иных задач, чем привычные аккумуляторы.

Компания NRD рассматривает в качестве основных сфер применения системы промышленного мониторинга, удаленные датчики окружающей среды, медицинские приборы, системы безопасности, регистраторы данных и автономные электронные устройства, где замена батареи затруднена или экономически нецелесообразна.

Особый интерес технология может представлять для оборудования, установленного в труднодоступных местах — например, на морском дне, в удаленных районах или внутри герметичных промышленных объектов.

В таких случаях стоимость обслуживания и замены обычной батареи зачастую значительно превышает стоимость самого датчика.

При этом разработчики признают, что многие характеристики устройства еще предстоит подтвердить независимыми испытаниями. Компания пока не объявила стоимость продукции и сроки массового коммерческого внедрения.

Тем не менее специалисты отмечают, что сама физическая основа технологии хорошо изучена и не вызывает сомнений.

Как отмечают авторы публикации, подобные источники питания никогда не заменят аккумуляторы в смартфонах или ноутбуках. Их предназначение иное — обеспечивать десятилетиями стабильный минимальный поток энергии там, где надежность важнее мощности и где человек может никогда не получить возможности заменить батарею.

Источник: AutoNocion