Pekingis asuv ettevõte Betavolt Technology on teatanud tuumapatareide miniaturiseerimisest , kasutades Ni-63 radioisotoopi ja teemantpooljuhtmoodulit (neljanda põlvkonna pooljuht).
Tuumapatarei (tuntud ka kui aatompatarei , radioisotooppatarei, radioisotoopgeneraator, kiirgusvoltapatarei või beetavoltapatarei) koosneb beetakiirgust kiirgavast radioisotoobist ja pooljuhist. See toodab elektrit radioisotoobi nikkel-63 poolt kiiratavate beetaosakeste (või elektronide) pooljuhtsiirde kaudu. Beetavoltapatarei ( st tuumapatarei , mis kasutab energia tootmiseks Ni-63 isotoobi beetaosakeste emissiooni) tehnoloogia on olnud saadaval üle viie aastakümne alates selle esmakordsest avastamisest 1913. aastal ja seda kasutatakse kosmosesektoris rutiinselt kosmoselaevade toiteks. Selle energiatihedus on väga kõrge, kuid võimsus on väga madal. Tuumapatarei peamine eelis on pikaajaline ja pidev toiteallikas viie aastakümne jooksul.
Tabel: Aku tüübid
| Keemiline aku muudab seadmesse salvestatud keemilise energia elektriks. Põhimõtteliselt on see elektrokeemiline element, mis koosneb kolmest põhielemendist - katood, anood ja elektrolüüt. Saab laadida, kasutada saab erinevaid metalle ja elektrolüüte, nt leelis-, nikkelmetallhüdriid- (NiMH) ja liitiumioonpatareid. Sellel on madal võimsustihedus, kuid suur väljundvõimsus. |
| Kütuse aku muundab kütuse (sageli vesiniku) ja oksüdeeriva aine (sageli hapniku) keemilise energia elektriks. Kui kütus on vesinik, on ainsad tooted elekter, vesi ja soojus. |
| Tuumaaku (tuntud ka kui Aatomi aku or Radioisotoobi aku or radioisotoopide generaator või Kiirgus-voltaic akud) muundab radioaktiivsete isotoopide lagunemisel tekkiva radioisotoopide energia elektri tootmiseks. Tuumaakudel on kõrge energiatihedus ja need on kauakestvad, kuid selle puuduseks on madal väljundvõimsus. Betavoltaic aku: tuumapatarei, mis kasutab radioisotoobi beeta-emissioone (elektrone). Röntgen-voltaic aku kasutab radioisotoobi poolt kiiratavat röntgenkiirgust. |
Betavolt Technology tõeline innovatsioon on neljanda põlvkonna ühekristallilise teemantpooljuhi väljatöötamine paksusega 10 mikronit. Teemant sobib kasutamiseks paremini oma suure keelutsooni (üle 5 eV) ja kiirguskindluse tõttu. Tuumapatareide tootmise võti on suure tõhususega teemantmuundurid. Kahe teemantpooljuhtmuunduri vahele asetatakse 2 mikroni paksused radioisotoop-Ni-63 lehed. Aku on modulaarne ja koosneb mitmest sõltumatust seadmest. Aku võimsus on 100 mikrovatti, pinge on 3 V ja mõõtmed on 15 x 15 x 5 mm3.
Ameerika firma Widetronix betavolta aku kasutab ränikarbiidi (SiC) pooljuhti.
Betavolt Technology väljatöötatud miniatuurne tuumaaku BV100 on praegu katsejärgus ja tõenäoliselt jõuab see lähitulevikus masstootmise etappi. Seda võiks kasutada tehisintellekti seadmete, meditsiiniseadmete, MEMS-süsteemide, täiustatud andurite, väikeste droonide ja mikrorobotite toiteks.
Sellised miniatuursed mikrotoiteallikad on nanotehnoloogia ja elektroonika arengut silmas pidades tunnivajadused.
Betavolt Technology plaanib 2025. aastal turule tuua 1-vatise võimsusega aku.
Seoses sellega seoses teatab hiljutine uuring uudsest röntgenikiirguse-voltaic (röntgenikiirguse-voltaic) akust, mille väljundvõimsus on kuni kolm korda suurem kui tipptasemel beetavoltaikadel.
***
viited:
- Betavolt Technology 2024. Uudised – Betavolt arendab edukalt tsiviilkasutuseks mõeldud aatomienergiaakut. Postitatud 8. jaanuaril 2024. Saadaval aadressil https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html
- Zhao Y., et al 2024. Uus mikrotoiteallikate liige ekstreemsete keskkonnauuringute jaoks: röntgen-voltaiakud. Rakendusenergia. 353. köide, B osa, 1. jaanuar 2024, 122103/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103
***
 module. ){kind=link}