يقول العلماء إن أول بطارية تعمل بالطاقة النووية في العالم، والتي تستخدم نظيرًا مشعًا مدمجًا في الماس، يمكنها تشغيل الأجهزة الصغيرة لآلاف السنين.
وأوضح العلماء في جامعة بريستول بالمملكة المتحدة في تقرير نشر في 4 ديسمبر/كانون الأول أن البطارية النووية تستخدم تفاعل الماس الموضوع بالقرب من مصدر مشع لإنتاج الكهرباء تلقائيًا. إفادة. ليست هناك حاجة إلى أي حركة – لا خطية ولا دورانية. وهذا يعني عدم الحاجة إلى طاقة لتحريك المغناطيس عبر ملف أو لتدوير عضو الإنتاج داخل مجال مغناطيسي لإنتاج تيار كهربائي، كما هو مطلوب في مصادر الطاقة التقليدية.
وقال العلماء إن بطارية الألماس تحصد إلكترونات سريعة الحركة تثيرها الإشعاعات، على غرار الطريقة التي تستخدم بها الطاقة الشمسية الخلايا الكهروضوئية لتحويل الفوتونات إلى كهرباء.
أظهر علماء من الجامعة نفسها لأول مرة نموذجًا أوليًا لبطارية ألماسية – تستخدم النيكل 63 كمصدر مشع – في عام 2017. وفي المشروع الجديد، طور الفريق بطارية مصنوعة من نظائر الكربون 14 المشعة المدمجة في الماس المُصنّع.
اختار الباحثون الكربون 14 كمادة مصدرية لأنه ينبعث منه إشعاعات قصيرة المدى، والتي تمتصها أي مادة صلبة بسرعة، مما يعني عدم وجود مخاوف بشأن الضرر الناجم عن الإشعاع. على الرغم من أن الكربون 14 سيكون خطيرًا عند تناوله أو لمسه بالأيدي العارية، إلا أن الماس الذي يحمله يمنع أي إشعاع قصير المدى من الهروب.
“الماس هو أصلب مادة عرفها الإنسان، ولا يوجد حرفيًا أي شيء يمكننا استخدامه يمكن أن يوفر المزيد من الحماية.” نيل فوكسوقال أستاذ مواد الطاقة بجامعة بريستول في البيان.
متعلق ب: يبلغ عرض بطارية الحالة الصلبة “النابضة” ضعف عرض خلية الدم البيضاء ويمكن أن تزيد نطاق EV بشكل كبير
يتواجد الكربون 14 بشكل طبيعي، ولكنه يتولد بكميات وفيرة في كتل الجرافيت التي تستخدم للتحكم في محطات الطاقة النووية. ووجد الباحثون أن النمط النظيري يتركز على سطح هذه الكتل.
يمكن لبطارية ألماس نووي واحدة تحتوي على 0.04 أونصة (1 جرام) من الكربون 14 أن توفر 15 جول من الكهرباء يوميًا. للمقارنة، تتمتع بطارية AA القلوية القياسية، التي تزن حوالي 0.7 أونصة (20 جرامًا)، بمعدل تخزين طاقة يبلغ 700 جول لكل جرام. إنها توفر طاقة أكبر من تلك التي توفرها بطارية الماس النووي على المدى القصير، ولكنها ستستنفد في غضون 24 ساعة.
وعلى النقيض من ذلك، فإن نصف عمر الكربون 14 هو 5730 عامًا، مما يعني أن البطارية ستستغرق وقتًا طويلاً حتى تنفد طاقتها بنسبة 50٪. هذا هو يقترب من عمر أقدم حضارة في العالم. وكنقطة أخرى للمقارنة، يمكن لمركبة فضائية تعمل ببطارية كربون 14 ماسية أن تصل إلى ما يصل إلى 1000 كيلوجرام ألفا سنتوري – أقرب جار نجمي لنا، وهو على بعد حوالي 4.4 سنة ضوئية من الأرض – قبل وقت طويل من استنفاد قوتها بشكل كبير.
وقال العلماء إن البطارية يمكن استخدامها في تطبيقات مختلفة، بما في ذلك الإلكترونيات والأجهزة الطبية والسفر إلى الفضاء. وتشمل الاستخدامات المحددة أجهزة الأشعة السينية والأجهزة الطبية التي تحتاج إلى التشغيل لفترة طويلة ولكنها تتطلب طاقة منخفضة، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب، والآلات التي تعمل في بيئات صعبة وخطيرة، مثل آلات النفط والغاز في قاع البحر. ويمكن أيضًا أن تكون البطارية صغيرة بما يكفي لتشغيل علامات الترددات الراديوية لتحديد وتتبع الأجهزة والحمولات على الأرض أو في الفضاء.
البطارية، التي تم بناؤها على منصة ترسيب البلازما بالقرب من أبينجدون، أوكسفوردشاير، في المملكة المتحدة من قبل فريق من جامعة بريستول وهيئة الطاقة الذرية في المملكة المتحدة (UKAEA)، لا تحتوي على أجزاء متحركة، وبالتالي لا تحتاج إلى صيانة، ولا تحتاج إلى صيانة. لديها أي انبعاثات الكربون.
