Betavolt-teknik, ett Pekingbaserat företag har meddelat miniatyrisering av nukleär batteri som använder Ni-63 radioisotop och diamanthalvledarmodul (fjärde generationens halvledare).
Nuclear batteri (kallat atomärt batteri eller radioisotopbatteri eller radioisotopgenerator eller strålningselektriskt batteri eller betavoltaiskt batteri) består av en beta-emitterande radioisotop och en halvledare. Den genererar elektricitet genom halvledarövergången av beta-partiklar (eller elektroner) som emitteras av radioisotopen nickel-63. Betavoltaiken batteri (dvs. nukleär batteri som använder beta-partikelutsläpp från Ni-63-isotopen för kraftgenerering) är tillgänglig i över fem decennier sedan den första upptäckten 1913 och används rutinmässigt i plats sektor för att driva nyttolaster för rymdfarkoster. Dess energitäthet är mycket hög men uteffekten är mycket låg. Den viktigaste fördelen med nukleär batteriet är långvarig, kontinuerlig strömförsörjning i fem decennier.
Tabell: Typer av batteri
| Kemiskt batteri omvandlar kemisk energi som lagras i enheten till elektricitet. Det är i grunden en elektrokemisk cell som består av tre grundläggande element - en katod, en anod och en elektrolyt. Kan laddas, olika metaller och elektrolyter kan användas t.ex. batterier Alkaline, Nickel Metal Hydride (NiMH) och Litium Ion. Den har låg effekttäthet men hög effekt. |
| Bränslebatteri omvandlar den kemiska energin hos ett bränsle (ofta väte) och ett oxidationsmedel (ofta syre) till elektricitet. Om väte är bränslet är de enda produkterna el, vatten och värme. |
| Kärnbatteri (även känd som Atombatteri or Radioisotopbatteri or radioisotopgenerator eller Strålnings-voltaiska batterier) omvandlar radioisotopenergi från sönderfallet av en radioaktiv isotoper för att generera elektricitet. Kärnbatterier har hög energitäthet och håller länge men har nackdelen med låg effekt. Betavoltaiskt batteri: ett kärnbatteri som använder beta-emissioner (elektroner) från radioisotopen. Röntgen-voltaiskt batteri använder röntgenstrålning som sänds ut av radioisotopen. |
Betavolt-teknikDen verkliga innovationen är utvecklingen av en enkristall, fjärde generationens diamanthalvledare med en tjocklek på 10 mikron. Diamond är mer lämplig att använda på grund av dess stora bandgap på över 5eV och strålningsmotstånd. Högeffektiva diamantomvandlare är nyckeln till tillverkning av kärnkraftsbatterier. Radioisotop Ni-63-skivor med 2 mikron tjocklek placeras mellan två diamanthalvledaromvandlare. Batteriet är modulärt och består av flera oberoende enheter. Batteriets effekt är 100 mikrowatt, spänningen är 3V och dimensionen är 15 X 15 X 5 mm3.
Det amerikanska företaget Widetronix betavoltaiska batteri använder halvledare av kiselkarbid (SiC).
BV100, miniatyrkärnbatteriet, utvecklat av Betavolt-teknik är för närvarande i pilotstadiet och kommer sannolikt att gå in i massproduktionsstadiet inom en snar framtid. Detta kan användas för att driva AI-utrustning, medicinsk utrustning, MEMS-system, avancerade sensorer, små drönare och mikrorobotar.
Sådana miniatyriserade mikrokraftkällor behövs varje timme med tanke på framsteg inom nanoteknik och elektronik.
Betavolt-teknik planerar att lansera ett batteri med en effekt på 1 watt 2025.
På relaterad anteckning rapporterar en nyligen genomförd studie ett nytt röntgenstrålnings-voltaiskt (röntgen-voltaiskt) batteri med upp till tre gånger högre uteffekt än den för toppmodern betavoltaik.
***
Referenser:
- Betavolt Technology 2024. Nyheter – Betavolt utvecklar framgångsrikt atomenergibatteri för civilt bruk. Upplagt 8 januari 2024. Finns på https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html
- Zhao Y., et al, 2024. Ny medlem av mikrokraftkällor för extrema miljöutforskningar: röntgenbatterier. Tillämpad energi. Volym 353, del B, 1 januari 2024, 122103/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103
***
