- Korealaiset tutkijat kehittävät radiohiileen perustuvaa ydinakkua, joka voi kestää vuosikymmeniä ilman uudelleenlatausta.
- Radiohiilen käyttö mahdollistaa turvallisen ja kestävän sähkön tuotannon beeta-säteistä.
- Suunnittelussa on käytetty titaanidioksidia ja ruteniumväriainetta energiatehokkuuden parantamiseksi.
- Sydämentahdistimille, etäantureille ja laitteille, joilla ei ole usein latausmahdollisuutta, on olemassa vaara.
Kuvittele, ettei sinun tarvitse enää koskaan huolehtia matkapuhelimesi, sydämentahdistimesi tai muun elektronisen laitteen lataamisesta.. Tämä mahdollisuus alkaa ilmaantua enemmän kuin kimeerinä alan uuden kehityksen ansiosta ydinakut radiohiilellä, teknologialla, joka voisi tarjota jatkuvaa energiaa vuosikymmeniä, jopa vuosisatoja.
Etelä-Korean tutkijaryhmä on onnistunut suunnittelemaan akun, joka pystyy toimimaan ilman latausta erittäin pitkän ajan.. Sen toiminta perustuu radiohiili-14:ään, radioaktiiviseen isotooppiin, joka lähettää beetahiukkasia, jota käytetään tässä tapauksessa sähkön tuottamiseen vakaalla ja turvallisella tavalla.
Miksi radiohiili on mielenkiintoinen vaihtoehto?
Radiohiilen valinta energialähteeksi ei ole sattumaa. Se on ydinvoimaloiden sivutuote, joten se on halpa ja suhteellisen helppo saada. Lisäksi sillä on erittäin hidas hajoamisnopeus, mikä mahdollistaa sen elektronien emittoimisen tuhansien vuosien ajan.
Radiohiilen lähettämät beetahiukkaset tunkeutuvat huonosti ja ne voidaan helposti tukkia yleisillä materiaaleilla, kuten alumiinilla, mikä tekee niiden käytöstä paljon turvallisemman vaihtoehdon kuin muiden ydinmateriaalien. Tämän ominaisuuden ansiosta ne eivät aiheuta suurta riskiä käyttäjille tai ympäristölle.
Kuinka betavoltaic-akut toimivat
Nämä akut hyödyntävät energian muuntamisen periaatetta käyttämällä säteilyaktivoituja puolijohteita.. Kun beetahiukkaset ovat vuorovaikutuksessa puolijohtavan materiaalin - tässä tapauksessa titaanidioksidin - kanssa, syntyy elektronien lumivyöry, joka voidaan kanavoida sähkövirtana.
Tämän prosessin tehostamiseksi puolijohteeseen on sisällytetty ruteenipohjaista väriainetta.. Tämä yhdiste, joka tunnetaan jo aurinkokennoissa käytöstä, tehostaa elektronien siirtoa. Lisäksi sitruunahappokäsittely parantaa titaanioksidin ja väriaineen välistä sidosta, mikä lisää järjestelmän kokonaistehokkuutta.
Kaksinkertainen radiohiililähde: enemmän energiaa, vähemmän hävikkiä
Aiemmissa versioissa radiohiili löytyi vain katodista. Tutkija Su-Il Inin johtaman ryhmän kehittämässä uudessa suunnittelussa on kuitenkin tämä isotooppi sekä anodissa että katodissa. Tämä kaksoisliitos mahdollistaa enemmän beetasäteitä ja vähentää merkittävästi sisäisten komponenttien välisestä etäisyydestä johtuvia energiahäviöitä.
Tällä mallilla tehdyt testit osoittivat huomattavaa energiatehokkuuden kasvua. Kun aiemmat versiot saavuttivat tuskin 0,48 %:n konversion, uusi prototyyppi onnistui saavuttamaan 2,86 %. Vaikka tämä luku on vielä kaukana litiumakkujen tasosta, se edustaa huomattavaa edistystä litiumakkujen alalla.
Ratkaisu, jossa on useita sovelluksia
Yksi lupaavimmista käyttötavoista on lääketieteen alalla. Laitteet, kuten sydämentahdistimet, voisivat hyötyä suoraan, koska tällainen akku voisi tarjota virtaa potilaan koko eliniän ajan, jolloin vältytään kirurgisilta toimenpiteiltä aina, kun nykyinen akku loppuu.
Niitä voidaan käyttää myös etäantureissa, joita käytetään vaikeapääsyisissä ympäristöissä., kuten sääasemat, ympäristönvalvontalaitteet tai avaruuslaitteet, joissa akun vaihtaminen tai lataaminen on erittäin monimutkaista tai suoraan mahdotonta.
Kotimaassa on edelleen rajoituksia. Vaikka ajatus matkapuhelimista, joita ei tarvitse ladata, kuulostaa houkuttelevalta, nykyiset tehokkuustasot eivät vielä salli niiden käyttöä paljon kuluttavissa laitteissa. Jatkuvien parannusten myötä on kuitenkin todennäköistä, että tämä tekniikka löytää tiensä myös yleisempiin laitteisiin.
Odottavat haasteet ennen laajaa käyttöä
Huolimatta innostuksesta potentiaaliaan kohtaan, radiohiilibeetavoltaaattiset akut kohtaavat edelleen useita esteitä. Tärkein niistä on tarve parantaa edelleen energian muunnostehokkuutta. Tätä varten tutkijat pyrkivät optimoimaan beetasäteiden lähettäjien lisäksi myös niitä absorboivia materiaaleja.
Myös valmistukseen ja kierrätykseen liittyy huolta näistä laitteista. Vaikka radiohiili lähettää matalaenergiasäteilyä, sen käsittelyssä on noudatettava tiukkoja turvallisuusstandardeja, ennen kuin akkuja voidaan kaupallistaa suuressa mittakaavassa.
Tutkimusryhmä työskentelee jo uusien konfiguraatioiden ja teknisten ratkaisujen parissa joiden avulla voimme voittaa nämä haasteet. Heidän ehdotuksensa sisältävät emitterin tehokkaammat geometriset muodot ja parannetut absorboijat, jotka maksimoivat energian muuntamisen.
Askel kohti puhtaampaa ja kestävämpää tekniikkaa
Koska suorituskykyä on vielä parannettava, tätä akkua ei ole tarkoitettu korvaamaan välittömästi litiumioniakkuja, mutta se merkitsee selkeää suuntaa tulevaisuuden energiateknologioille. Resurssien, kuten litiumin, niukkuus ja sen hyödyntämiseen liittyvät ympäristöongelmat pakottavat meidät etsimään toteuttamiskelpoisia ja kestäviä vaihtoehtoja.
Tämä kehitys saattaa edustaa paradigman muutosta tavassamme ajatella elektronisten laitteiden virtalähdettä.. Jos se voidaan skaalata ja täydentää, voisimme jättää pistokkeet, kaapelit ja laturit taakse monissa käyttötilanteissa.
Daegu Gyeongbukin tiede- ja teknologiainstituutin kehittämä ydinakku on lupaava vaihtoehto perinteisille teknologioille. Aurinkoenergialle tyypilliseen radiohiileen, puolijohteisiin ja väriaineisiin perustuvan suunnittelun ansiosta se sijaitsee turvallisuus, energiatehokkuutta y kestävyys. Parannuksia tarvitaan vielä, ennen kuin se voidaan ottaa laajalti käyttöön, mutta sen mahdollisuudet tehostaa lääketieteellisiä laitteita, kauko-antureita ja muita erikoislaitteita tekee siitä innovaation, jota on seurattava tarkasti.
Intohimoinen kirjoittaja tavujen maailmasta ja tekniikasta yleensä. Rakastan jakaa tietämykseni kirjoittamalla, ja sen aion tehdä tässä blogissa, näyttää sinulle kaikki mielenkiintoisimmat asiat vempaimista, ohjelmistoista, laitteistoista, teknologisista trendeistä ja muusta. Tavoitteeni on auttaa sinua navigoimaan digitaalisessa maailmassa yksinkertaisella ja viihdyttävällä tavalla.