Os japoneses desenvolveram baterias que podem durar centenas de anos. Eles são baseados em diamantes sintéticos e isótopos radioativos. Segundo os pesquisadores, essas baterias são adequadas, por exemplo, para equipamentos espaciais. Eles, é claro, têm desvantagens, mas também têm muitas vantagens.
Os autores do projeto são cientistas e engenheiros do National Institute of Materials Science (NIMS). Até onde se pode entender, os japoneses vão comercializar sua invenção, por isso não revelam todos os detalhes do design da bateria. Mas, em geral, para entender o que é possível.
Quais são esses elementos e por que existem diamantes?
Segundo a fonte , a bateria japonesa possui três células principais. Dois deles são radioativos e o terceiro é na verdade um diamante. Como mencionado acima, esse mineral é artificial, portanto o custo de todo o sistema não é exorbitante.
Os diamantes sintéticos são usados na indústria há muitas décadas. Eles são criados em condições de laboratório, suas características são quase naturais, mas o custo é várias dezenas de vezes menor.
Quanto aos elementos radioativos, são isótopos de carbono e níquel com meia-vida longa. Para o carbono-14, é 5700 anos, e para o níquel, 63-100 anos. A combinação dos dois isótopos permite uma vida útil mais longa da bateria.
Os diamantes servem como eletrodos. Os isótopos geram radiação beta, enquanto os diamantes geram corrente elétrica. A fim de proteger o meio ambiente e as pessoas, o elemento é colocado em uma concha de metal. Vidro, metais, plexiglass não permitem a passagem da radiação beta, então o alumínio comum é suficiente para tornar a bateria completamente segura. É do tipo beta-galvanoplastia.
Se os elementos são usados apenas na indústria espacial, então não há problema com seu descarte - mesmo assim, os sistemas são enviados para o espaço e para outros planetas. Mas se você usar baterias de diamante na Terra, terá que desenvolver um processo de reciclagem seguro e confiável.
Existe um protótipo, mas algo precisa ser melhorado
Como mencionado acima, esta bateria tem vantagens e desvantagens. Os benefícios são sólidos.
Em primeiro lugar, os elementos radioativos podem ser retirados do lixo nuclear. O isótopo carbono-14 é usado em muitas indústrias, ciência e medicina. Portanto, é usado para datação por radioisótopos e diagnóstico de certas doenças do trato gastrointestinal.
Ao mesmo tempo, resíduos de NPP com carbono-14 (e se acumulam nas hastes de grafite dos reatores). É caro e difícil armazenar esses resíduos, pois requer métodos especiais de proteção. Portanto, se as baterias de diamante forem colocadas em funcionamento, o problema dos resíduos pode ser resolvido, pelo menos parcialmente.
Em segundo lugar, são extremamente duráveis, como já foi dito mais de uma vez. Você simplesmente não precisa se preocupar com o fornecimento de energia.
Terceiro, esses elementos são confiáveis. Não há nada de especial para falhar aí, exceto talvez com estresse mecânico. “Eles podem operar mesmo em altas temperaturas e podem ser usados, em particular, em equipamentos e máquinas espaciais para exploração mineral”, disse Satoshi Koizumi, coautor do projeto de bateria de diamante e funcionário do NIMS.
Quarto, o projeto de baterias de diamante é mais simples do que o projeto de RTGs movidos a plutônio, que agora são usados em espaçonaves.
MAS. Como sempre, há uma mosca na pomada em todo este barril de mel. Ou seja, a baixa potência da bateria. Até agora, o protótipo produz apenas 1 microwatt de potência, portanto, para fornecer energia à espaçonave, é necessária uma bateria enorme ou uma modificação de elemento. E é nesse sentido que os representantes do NIMS irão atuar.
Pilhas de diamante como tendência
Em agosto, escrevemos que a startup americana Nano Diamond Battery apresentou um protótipo de uma bateria beta-galvânica que pode durar milhares de anos. E sim, eles também usam diamantes e carbono-14. Os americanos também têm um protótipo, e seu elemento já passou por vários estágios de testes.
A bateria americana não é segredo, e cientistas terceirizados estudaram o protótipo da bateria. A segurança e a eficácia da bateria galvânica beta foram confirmadas no Laboratório Nacional Lawrence Livermore e no Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge. Além disso, os concorrentes do protótipo da bateria NDB demonstraram eficiência de 15% na produção de energia. E no desenvolvimento de uma startup na Califórnia, graças a uma estrutura de diamante sintético, que atua como semicondutor e dissipador de calor ao mesmo tempo, a eficiência chegou a 40%. O núcleo interno é "fonite" por até 28.000 anos, então as baterias durarão muito mais do que o equipamento no qual estão instaladas.
A bateria Nano Diamond oferece baterias galvânicas beta em uma variedade de formatos, incluindo as conhecidas AA, AAA, 18650, CR2032 e outras. Em teoria, eles podem funcionar em conjunto com as baterias de íon de lítio encontradas na maioria dos dispositivos modernos. Durante a operação, a bateria "diamante" transferirá o excesso de eletricidade para a bateria de lítio.
Em geral, parece que os elementos de diamante são a nova tendência. Se for possível aumentar sua potência, as baterias podem ser usadas não só na indústria espacial, mas também na Terra. Claro, de olho na segurança, - afinal, se a concha de metal for danificada, a radiação beta afetará os objetos ao redor do elemento.
Mesmo assim, os americanos continuam otimistas. “Imagine um iPhone. Nosso projeto carregaria totalmente sua bateria, do zero, cinco vezes por hora. Imagina isto. Imagine um mundo onde você não precise carregar a bateria durante o dia. Agora imagine uma semana, um mês ... Que tal décadas? Isso é o que podemos fazer com nossa tecnologia ", disse Neil Niker, funcionário da startup, sobre o desenvolvimento do NDB.
