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你敢相信吗?小小电池也要上核能了!
2024年1月,北京一家初创企业贝塔伏特公司宣布,该公司已经自研成功民用微型原子能电池,这将成为全球首款量产的核能电池。
该款电池可以持续发电50年,期间不用人工充电。为何核电池如此神奇?到底安不安全呢?
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核能电池是什么?
市面上很多电池都是锂电池,似乎很少听到核电池,但其实核电池并非凭空出现的新鲜玩意。
早在一个多世纪前,人们就已经开始研究核电池,这种电池又被称为原子能电池。其工作原理简单来讲,是将放射性同位素衰变所产生的能量,通过导体转化成为电能。
不过值得注意的是,核电池之所以可以自行稳定放电几十年,是因为所采用的放射性同位素衰变周期长。
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一些放射性同位素的衰变周期可以达到几十年甚至几百年,这意味着期间释放能量是不中断的。
因此,核电池的寿命远比其他电池长,并且还能保证自行稳定释放能量。
事实上,自从发现核能以来,科学家便在研究如何制作核能电池。
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但是在过去很长一段时间里,科学家们只制作出了一些大型核能电池,这些电池主要运用于航空航天领域。
比如,早在1977年,美国曾发射“旅行者1号”,而该航天器就配备有核电池。
该电池的生产原料主要是钚-238,比用于生产原子弹的钚-239少了一个中子,所产生的能量没有后者那么大,相对也会安全一些。
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虽然科学家能够提高核电池的安全性,但是生产出来的核电池大多规模庞大,需要花费高昂的成本,因此应用的领域非常局限。
不过在核电池寿命长的诱惑下,很多企业并没有放弃研究小型的民用核电池。
而更加振奋人心的是,作为初创企业的贝塔福特竟然已经研究成功了,可谓是不鸣则已一鸣惊人,那么该企业研究的电池到底怎么样?真能够让我们告别充电吗?
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核电池真能无限续航吗
根据贝塔伏特公司的介绍,该公司已经掌握生产和电池的方法,并且正在为这种产品和方法申请专利,现已经进入实质审查状态。
和旅行者1号用的核电池不同的是,贝塔伏特公司的核电池是将镍-63作为放射源,而这种放射性同位素的半衰期达到了百年之久,这意味着它可以源源不断释放能量。
但是这种能量通常是以热能的形式呈现,还需要将这些能量转化成为电能,为此该公司研究出了一种新的半导体,这种半导体是实现核电池小型化的关键。
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该款半导体是用单晶金刚石制成的,厚度仅仅只有10微米,而将只有2微米镍-63放射源的薄片放在两个半导体元件中间,就可以形成一个发电单元。
不过单个发电单元所产生的电流难以满足需求,最后真正产出的核电池是由几十个甚至几百个微型发电单元组成的。
另外,根据贝塔伏特公司的介绍,该款半导体属于全球第四代半导体,优点在于具备较高的转换效率。
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目前根据该公司披露的信息来看,未来他们将会推出全球首款量产的核电池BV100。
该款核电池的功率可以达到100mW(微瓦),然而体积却只有15 X 15 X 5 mm²,这是什么概念呢?
换句话说,该款核电池还没有硬币那么大,所以电池放在手机等各种设备内,也不是完全不可能的事情。
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另外,该款核电池可以做到不间断发电,这说明安装该电池的手机可以无限续航,彻底摆脱电量降至2%会在30秒内关机的焦虑。
还有一点值得关注的是,核能电池属于物理电池,而不是化学电池。
化学电池指的是将化学能转化成电能的电池,我们常见的干电池、锂电池等都是化学电池。
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物理电池指的是将物理能转化成为电能的电池,主要有核电池、太阳能电池等,这种电池具备环保的特点,利用效率也比较高。
作为一款核电池,BV100的能量密度相当于锂电池的10倍。
加上又是利用核能发电,所以BV100可以持续发电50年,其间完全不用充电,也不用考虑电池的循环充电次数有多少。
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同时利用核能发电是比较稳定的,BV100发电比较不容易受到环境的影响。
无论是120℃的高温,还是零下60℃的低温,BV100都可以正常“在岗”,不会轻易罢工。
从上面介绍可以看出,在持续发电这一方面,BV100几乎碾压全部现有电池。
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但是,对于消费者来讲,除了考虑电池续航跟寿命之外,还要考虑电池的安全性跟价格。
50年不用充电的核电池靠谱吗
不管BV100到底有多好,说到底都是一款核电池,而使用核能必定要考虑核泄漏等安全问题。
很多放射性同位素除了会产生核辐射之外,本身还是剧毒物质,比如上文提到的钚-238。
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而镍-63也没有好到哪里去,这种放射性物质在自然界的分布并不多,通常要靠人工合成。
一旦生物接触大量镍-63,那体内的DNA结构可能会被破坏,还有可能会因此增加患癌的概率,可见它会对人体健康构成威胁。
对于这方面的问题,贝塔伏特工作人员可以说是已经拍着胸脯承诺,核电池使用镍-63不会有任何安全问题,也不会产生外部辐射。
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因为相比其他放射性同位素,镍-63会更加稳定一些,不会出现核泄漏等安全问题。
在衰变结束之后,镍-63将会转变成为铜的同位素,后者是不会产生放射性物质的,也不会给生物和环境带来负面影响。
更直白一点来讲,根据该公司的介绍,在正常的情况下,人使用核电池是接触不到核辐射的。
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另外也有专家指出,如果该公司制作电池的原料确实是镍-63,那基本上不用担心辐射问题。
既然大家最担心的安全问题也没有,那买不买其实就看核电池价格怎么样了。
毕竟就手机而言,要是单单电池的成本就要几千块钱, 那不止消费者不会买单,就连商家也是不愿意用的,因为这样成本太高了。
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那么现在生产一块核电池的成本有多高呢?或许答案会超乎你的想象。
因为镍-63在自然界的分布非常少,所以只能通过人工合成获得镍-63。
但按照市场价格来看,人工合成的镍-63一克价格大概要人民币2.87万元。
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也就是说,就算真的能够生产出核电池,价格也会很高,这意味着有可能电池没有办法实现大批量生产。
还有一些网友质疑称,贝塔伏特准备生产的核电池功率只有100微瓦,而现在手机的功率最高可以达到15瓦。
1瓦等于1000000微瓦,可见该核电池的功率跟手机的功率还有很大差距。
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理论上来讲,可以将多个发电模块组装到一起,以提高发电功率,但是这又会导致电池体积加大。
可以肯定的是,核电池民用的前提一定是小型化。
别说是放在手机、无人机里,就算是单买电池,也没有人愿意买个几十斤的电池回家。
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另外还有一个问题是,电池使用后如何进行处理,一些消费者可能会遗漏或者丢弃电,这也会给环境带来很大的负担。
总的来讲,贝塔伏特公司在核电池研究上的突破是让人振奋的,但是在振奋之余,我们还是要关注一些仍未解决的问题。
只有将这些问题一一解决,我们才可以放心用上50年不用充电的核电池。
参考文献:
[1]中国新闻网:“50年稳定自发电”的核电池要革锂电池的命?核电池民用还远吗?
[2]新华网:新微型原子能电池可稳定发电50年
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