دانشمندان میگویند اولین باتری هستهای جهان که از یک ایزوتوپ رادیواکتیو جاسازی شده در یک الماس استفاده میکند، میتواند دستگاههای کوچک را برای هزاران سال تغذیه کند.
دانشمندان دانشگاه بریستول در بریتانیا در بیانیهای در ۴ دسامبر توضیح دادند که باتری هستهای از واکنش الماسی که در نزدیکی یک منبع رادیواکتیو قرار میگیرد برای تولید خودبهخودی برق استفاده میکند. هیچ حرکتی – نه خطی و نه چرخشی – لازم نیست. این بدان معناست که برای تولید جریان الکتریکی، مانند منابع انرژی معمولی، نیازی به انرژی برای حرکت آهنربا از طریق سیم پیچ یا چرخاندن آرمیچر در میدان مغناطیسی نیست.
دانشمندان گفتند که باتری الماس، الکترونهای پرسرعت تحریک شده توسط تشعشع را برداشت میکند، مشابه اینکه چگونه انرژی خورشیدی از سلولهای فتوولتائیک برای تبدیل فوتونها به برق استفاده میکند.
دانشمندانی از همین دانشگاه برای اولین بار در سال ۲۰۱۷ یک نمونه اولیه باتری الماس را به نمایش گذاشتند که از نیکل-۶۳ به عنوان منبع رادیواکتیو استفاده میکرد. در پروژه جدید، این تیم باتریای ساخته شده از ایزوتوپهای رادیواکتیو کربن-۱۴ جاسازی شده در الماسهای مصنوعی را توسعه دادند.
محققان کربن-۱۴ را به عنوان ماده منبع انتخاب کردند زیرا تشعشعات کوتاه برد منتشر میکند که به سرعت توسط هر ماده جامدی جذب میشود – به این معنی که هیچ نگرانی در مورد آسیب ناشی از تشعشع وجود ندارد. اگرچه کربن-۱۴ در صورت بلعیدن یا لمس با دست خالی خطرناک است، اما الماسی که آن را نگه میدارد از فرار هرگونه تشعشع کوتاه برد جلوگیری میکند.
نیل فاکس، استاد مواد برای انرژی در دانشگاه بریستول، در این بیانیه گفت: “الماس سختترین ماده شناخته شده برای بشر است. به معنای واقعی کلمه هیچ چیز دیگری وجود ندارد که بتوانیم از آن استفاده کنیم که بتواند محافظت بیشتری ارائه دهد.”
کربن-۱۴ به طور طبیعی وجود دارد، اما به مقدار فراوان در بلوکهای گرافیتی که برای کنترل نیروگاههای هستهای استفاده میشوند، تولید میشود. محققان دریافتند که این ایزوتوپ در سطح این بلوکها متمرکز شده است.
یک باتری الماس هستهای منفرد حاوی ۰.۰۴ اونس (۱ گرم) کربن-۱۴ میتواند ۱۵ ژول برق در روز تحویل دهد. برای مقایسه، یک باتری قلیایی AA استاندارد، که حدود ۰.۷ اونس (۲۰ گرم) وزن دارد، دارای ظرفیت ذخیره انرژی ۷۰۰ ژول در هر گرم است. این باتری در کوتاه مدت انرژی بیشتری نسبت به باتری الماس هستهای ارائه میدهد، اما ظرف ۲۴ ساعت تمام میشود.
در مقابل، نیمهعمر کربن-۱۴، ۵۷۳۰ سال است، به این معنی که این باتری این مدت طول میکشد تا به ۵۰ درصد توان خود برسد. این تقریباً برابر با قدمت قدیمیترین تمدن جهان است. به عنوان یک نکته مقایسهای دیگر، یک فضاپیما که توسط یک باتری الماس کربن-۱۴ تغذیه میشود، بسیار قبل از اینکه قدرتش به طور قابل توجهی کاهش یابد، به آلفا قنطورس – نزدیکترین همسایه ستارهای ما، که حدود ۴.۴ سال نوری از زمین فاصله دارد – خواهد رسید.
دانشمندان گفتند که این باتری میتواند در کاربردهای مختلفی از جمله الکترونیک، دستگاههای پزشکی و سفرهای فضایی مورد استفاده قرار گیرد. موارد استفاده خاص شامل دستگاههای اشعه ایکس و دستگاههای پزشکی است که نیاز به عملکرد طولانی مدت دارند اما به توان کم نیاز دارند، مانند ضربانسازها، و ماشینهایی که در محیطهای دشوار و خطرناک مانند ماشینآلات نفت و گاز در بستر دریا کار میکنند. این باتری همچنین میتواند به اندازهای کوچک ساخته شود که بتواند برچسبهای فرکانس رادیویی را برای شناسایی و ردیابی دستگاهها و محمولهها در زمین یا فضا تغذیه کند.
این باتری که توسط تیمی از دانشگاه بریستول و سازمان انرژی اتمی بریتانیا (UKAEA) در یک دستگاه رسوب پلاسما در نزدیکی آبینگدون، آکسفوردشایر، در بریتانیا ساخته شده است، هیچ قطعه متحرکی ندارد و بنابراین نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد و همچنین هیچ انتشار کربنی ندارد.
منبع: livescience