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核废料制钻石电池寿命可达5000年以上

[日期:2016-12-27] 来源:  作者: [字体: ]

 

  英国布里斯托大学科学家近日利用核废料制造出一种新型的人造钻石电池,这种放射性钻石电池的使用寿命长达五千年以上。

  

  英国人已经拥有了95000吨石墨块。他们从这些核废料上采集了放射性的“碳-14”用来制造钻石电池。

  

  研究人员介绍说,一块2016年生产的钻石电池可以用到7746年才会耗完一半的能量。

  英国布里斯托大学科学家近日利用核废料制造出一种新型的人造钻石电池,这种放射性钻石电池的使用寿命长达五千年以上。很明显的应用是就是那些电量需求低同时供电时间长的电器设备,比如心脏起搏器、卫星、无人机甚至太空船。这一突破性发明同时还可以解决核废料处理问题、电池寿命问题以及清洁电能问题等。

  与其它大多数发电技术不同,人造钻石只需要足够接近一种放射源就可以产生电荷。英国布里斯托大学交互分析中心材料科学家汤姆-斯科特教授介绍说,“其中不需要运动的部件,不会产生辐射,也不需要维护,就可以直接发电。我们将放射性物质封装于钻石内,同时也解决了核废料处理问题,这是一个长期困扰科学家的难题。现在可以将核废料转化成核电池,并可以作为一种长期供电的清洁能源。”

  研究人员制造的“钻石电池”原型采用的是放射性同位素“镍-63”作为放射源。目前,研究人员正在致力于提高这种电池的效能。为了实现这一目标,他们采用碳的一种放射性版本“碳-14”作为放射源。在核电站中用作调节剂的石墨块中会产生这种“碳-14”,“碳-14”就浓缩于这些石墨块的表面。

  研究人员将“碳-14”提取后,再将其封装于一块人造钻石中,就制成了一块核电池。由于放射源被安全地封装于非放射性的钻石中,而外层的钻石又是已知最坚硬的物质。因此,研究人员表示,从理论上讲这种电池使用起来是安全的。布里斯托大学化学学院科学家尼尔-福克斯博士解释说,“之所以选择‘碳-14’作为放射源物质,是因为它会放射出一种短程放射线,可以被任何固态物质吸收。因此,裸露的皮肤碰到它,当然很危险。但如果被封装到钻石中,任何短程放射线都无法逃离。事实上,钻石是人类已知最坚硬的物质,其它任何物质可能都无法提供比钻石更好的保护。”

  当然,与当今其它的电池技术相比,钻石电池电量相对较低。但是,它们足够长的寿命意味着它们可以在续航时间上彻底改变电池的属性。在每一块电池中使用的“碳-14”量并不确定。研究人员介绍说,如果一块电池中大概含有一克“碳-14”,每天会释放大约15焦耳的能量。“碳-14”的半衰期为5730年。这就意味着一块2016年生产的电池可以用到7746年才会耗完一半的能量。

  斯科特教授表示,“根据放射性物质的半衰期,这种电池会持续损失电能。5730年后,这块电池将只剩下一半的电量。11000年,它将只剩下25%的电量。”5730年后,电池仍将以低电量持续工作。不过,其电流强到足以保证一些仪器或设备的运行,不管是卫星还是太空船,当然这也要根据特定设备的电量需求而定。斯科特教授表示,“我们展望,这些电池将可用于那些不适合充电或更换传统电池的环境中。研究人员介绍说,这种新型电池将可用于那些需要长期供电的仪器和设备,比如心脏起搏器、无人机、卫星、太空船等。”

  目前,研究团队已经获得资金支持用于未来3年的进一步深入研究。

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