Profesors Su-Ils Ins no Tegu Kjongbukas Zinātnes un Tehnoloģijas Institūta iepazīstināja ar radiooglekļa kodolbaterijas prototipu kā alternatīvu litija jonu akumulatoriem.
Prezentācija notika Amerikas Ķīmijas biedrības pavasara sanāksmes laikā, kas norisinājās no 23. līdz 27. martam. Mūsdienu litija jonu akumulatoru lielākais trūkums sīkrīkos un elektromobiļos ir tas, ka atkārtoti izmantojot, tie sāk straujāk izlādēties un tiem nepieciešama biežāka uzlāde.
Šī iemesla dēļ pētnieki kā alternatīvu uzskata radiooglekli kā avotu nelielām, drošām un ilgstošām kodolbaterijām, kas darbosies daudzus gadu desmitus un pat ilgāk, neprasot papildu uzlādi. Litija ieguve akumulatoriem, kā arī litija jonu akumulatoru tālākā pārstrāde rada ievērojamu vides piesārņojumu.
Pieaugot pieprasījumam pēc elektroniskajām ierīcēm, datu centriem un citām skaitļošanas tehnoloģijām, rodas nepieciešamība radīt ilglaicīgus un drošus akumulatorus. Su-Ils Ins norāda, ka litija jonu bateriju efektivitātes robeža faktiski jau ir sasniegta.
Kodolbaterijas ģenerē enerģiju no radioaktīvo elementu starojuma. Ne visi šādi elementi izstaro radiāciju, kas ir bīstama dzīvajām būtnēm un videi. Dažus starojumus var bloķēt ar atbilstošiem materiāliem. Piemēram, beta stari var tikt ekrānēti ar plānām alumīnija plāksnēm, kas padara beta-voltaikas izmantošanu potenciāli drošu kodolbaterijās.
Izstrādātāju komanda, ko vadīja Su-Ils Ins, izveidoja beta-elektrisko bateriju prototipu ar oglekli-14. Tas ir nestabils, radioaktīvs oglekļa veids, ko sauc par radiooglekli. Radioogleklis ir blakusprodukts atomstacijās. Tas ir lēts, relatīvi drošs un pārstrādājams.
Pētnieki uzskata, ka, tā kā radioogleklim ir ļoti ilgs pussabrukšanas periods, šādas baterijas teorētiski var darboties gadsimtiem. Šāda veida baterijās elektroni saduras ar pusvadītāju un tādējādi tiek ģenerēta enerģija. Pusvadītāji ir kritiski svarīgs beta-elektrisko bateriju komponents, jo tie galvenokārt ir atbildīgi par enerģijas pārveidošanu.
Pašlaik pētnieki pēta veidus, kā izmantot progresīvus pusvadītāju materiālus, lai uzlabotu enerģijas ģenerēšanas efektivitāti. Savā prototipā Su-Ils Ins un viņa kolēģi- pētnieki izmantoja titāna dioksīda bāzes pusvadītāju, kuru bieži izmanto saules bateriju elementos, palielinot tā elektrovadītspēju ar rutēnija bāzes krāsvielu.
Pētnieki pastiprināja mijiedarbību starp titāna dioksīdu un krāsvielu, apstrādājot to ar citronskābi. Kamēr radiooglekļa starojums mijiedarbojas ar rutēnija bāzes krāsvielu, veidojas elektronu plūsmas kaskāde, kas tiek saukta par elektronu lavīnu. Šī lavīna virzās caur krāsvielu, un titāna dioksīds efektīvi savāc šos elektronus.
Prototipa šīs baterijas radioogleklis ir iekļauts krāsvielai jutīgajā anodā un katodā. Apstrādājot abus elektrodus ar radioaktīvo izotopu, pētnieki palielināja radīto beta staru daudzumu un samazināja enerģijas zudumus starp divām struktūrām saistībā ar attālumu beta starojuma dēļ.
Demonstrācijas laikā pētnieki arī atklāja, ka beta stari, kurus izstaro radioogleklis uz abiem elektrodiem, aktivizē rutēnija bāzes krāsvielu uz anoda, radot elektronu lavīnu, ko savāc titāna dioksīda slānis, ļaujot tai plūst caur ārējo ķēdi un ražot elektroenerģiju. Salīdzinot ar iepriekšējo konstrukciju ar radioaktīvo oglekli tikai uz katoda, prototipam, kur radioogleklis ir gan uz katoda, gan anodā, bija ievērojami augstāka enerģijas pārvēršanas efektivitāte no 0,48% līdz 2,86%.
Tomēr šāda konstrukcija pārvērš tikai nelielu daļu radioaktīvā sabrukuma elektrībā, kas padara to ievērojami mazāk produktīvu salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoriem. Su-Ils Ins uzskata, ka turpmāka izstarotāja formas pilnveidošana un efektīvāku beta staru absorbētāju izstrāde varētu paaugstināt baterijas efektivitāti un palielināt elektroenerģijas ražošanu.
Avots: TechXplore
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra