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微型核電池

 bk898 2018-01-11

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  現在隨著移動互聯(lián)網的深入發(fā)展手機已經成為人們手中必備的一款電子產品,但是現在比較頭痛的問題就是手機電池的續(xù)航問題依舊讓很多網友感覺頭痛,現在的手機基本上都是一天一充電非常麻煩,雖然現在都在說石墨烯電池但是已經這么久了還是沒有看見石墨烯電池的影子。

  這讓很多網友想起來之前有人提到過的微型核電池,這種理念是在1999年被科學家提出來的也不算是什么新鮮的概念了。這種電池的工作原理其實是說得通的,但是因為涉及到核電方面讓很多人擔心這款電池就算是真的出來那安全不安全,人們永遠將自己的安全性放在第一位。這款電池區(qū)別于核電站核裂變生稱的電能。所謂的微型核電池,其實并不是利用核裂變轉化為電能的原理,而是利用放射性同位素的衰變來產生能量。

  像這位網友提到的20年不斷電的核電池,應該是此前外媒提到的一種民用氚電池,產電的原理根本不需要經過熱量轉換。這種電池使用的所謂“核原料”是氫的同位素氚,它的原子核由一個質子和兩個中子構成,又被稱為超重氫。

  這是一種放射性物質,會發(fā)生β衰變,放出高速移動的電子,即β射線,同時轉變成氦3。這種電池就是直接利用氚的衰變產生的β射線,讓這些高速電子射入半導體中,從而產生了微弱的電流。

  具體原理來說,氚在β衰變中,原子核內一個中子轉變?yōu)橐粋€質子,同時釋放一個電子,即β粒子。氚放出的高能電子束在穿過窗口通道后進入捕獲層,在通過p-n結的有效區(qū)域期間,半導體材料內部電子將被β粒子激發(fā)到激發(fā)態(tài),形成電子-空穴對,由于p-n結內部的內建電場作用,電子和空穴將被分離到p-n結兩端,從而形成宏觀電壓。如果在p-n結兩段形成回路的話就產生了電流。

  由于這個機制類似于光生伏特效應,所以才用β衰變作為能量源的核電池也被稱為貝塔伏特電池。同時由于氚的半衰期長達12.43年,因此這種電池可以在長時間內持續(xù)提供電池。但它產生的電流不大,只適合應用于那些耗電較低但需要超長時間不間斷供電的場合,比如內置醫(yī)療設備的供電,以及軍事或者太空用途。

  為何無法量產?

  那么既然是有可行性的,那么目前為何沒有見到量產的核電池呢?

  1、首先便是安全性上,“核”這個詞,大家已經不是很陌生了,在很多新聞中也都見過,比如“核電站爆炸”啦,“核彈將毀滅人類”啦,“核泄漏制造出了新怪物”啦,似乎“核”就是危險的代名詞一般,在核電站附近的居民甚至會達到談“核”色變的程度。

  而正是由于人們對于核能潛意識里的忌憚,也就導致了核能的民用進展一直以來都非常緩慢,所以即便在實驗室中已經實現了核電池的研發(fā),科學家依然要對其進行漫長的安全評估,同時還要用更長的時間去進行宣傳,以消除人們的疑慮。如果沒有做好安全評估,那么恐怕即便是量產了,也不會有人敢用。引用一條比較有趣的段子:“普通電池發(fā)熱:我去要沒電;核電池發(fā)熱:我去要炸!”

  2、其次還是安全性,我們知道,核電池想要應用在手機中,是有尺寸限制的,即便目前的核電池避開核裂變,利用放射性同位素的核衰變,來減小其危險性,但是對于手機這種耗電量不大的設備來說,會導致核能釋放的能量只能在有限的空間內釋放出來,從而造成熱量不能及時轉換或導出,那么隨著時間的積累,極有可能發(fā)生電池破裂或爆炸的危險。

  3.另外,依然是因為安全性,在同位素的選擇上,雖然目前在自然界探明或人造的放射性同位素很多,但基于輻射類型、輻射安全性、能量穩(wěn)定性、半衰期和價格等因素的考慮,科學家目前仍未找到令人滿意的材料,所謂的氚,也不過可以看成是過度元素而已。

  4、最后,小編想說的是,別看電池......一款手機,你真的可以用20年嗎?這能續(xù)航20年的核電池,會不會有些太浪費了?

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