Принцип работы и конструкция
Группа исследователей из Соединённого Королевства разработала уникальную алмазную батарею на основе изотопа углерода-14. Устройство способно непрерывно генерировать электроэнергию более 5000 лет. Технология основана на бета-распаде радиоактивных элементов, где энергия естественного распада преобразуется в электрический ток.
Для создания батареи учёные использовали радиоактивные графитовые блоки из отработавших атомных электростанций. Во время нагревания этих блоков углерод-14, сосредоточенный на их поверхности, выделяется в виде газа. Газ собирают и перерабатывают при высоких температурах и давлении в искусственные алмазы.
Полученные алмазы состоят из углерода-14 и сами по себе остаются радиоактивными. Они излучают бета-частицы — электроны. Процесс генерации тока происходит так: выбитые во время распада электроны сталкиваются с полупроводниковой структурой внутри алмазной матрицы. Это приводит к появлению свободных носителей заряда и формированию постоянного электрического тока.
Чтобы сделать систему безопасной, радиоактивный кристалл помещают внутрь второго слоя — обычного нерадиоактивного искусственного алмаза. Внешняя оболочка полностью поглощает внутреннее излучение и одновременно работает как дополнительный полупроводник, повышая коэффициент полезного действия системы почти до 100%.
Абсолютная безопасность и применение
Период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет, поэтому устройство может работать без подзарядки или замены дольше, чем существует большинство человеческих цивилизаций. Уровень излучения на поверхности такого элемента ниже, чем естественный радиационный фон обычного банана. Батарея абсолютно безопасна для человека.
Благодаря новой плотности тока эти батареи не смогут питать смартфоны или электромобили. Однако они станут незаменимой альтернативой литий-ионным аккумуляторам в сферах, где требуется длительная автономность в экстремальных условиях. Учёные убеждены, что технологию применят в космических аппаратах, глубоководных исследовательских станциях, кардиостимуляторах или датчиках для труднодоступных зон, где проведение технического обслуживания является критическим или невозможным.
