Номер один в мире по количеству атомных батарей

В качестве источника энергии в атомной батарее используется в основном никель-63, а в качестве преобразователя энергии – алмазный полупроводник. Это источник постоянного тока, который может обеспечить импульсное питание с увеличенным сроком службы благодаря использованию суперконденсатора в качестве накопителя энергии. Базовая структура этой атомной батареи включает в себя: преобразователь, подложку, источник никеля-63 и защитный слой.

Алмазная бета-вольтовая батарея на основе никеля-63 представляет собой стопку алмазных полупроводниковых преобразователей и листов никеля-63 толщиной 2 мкм. Батарея является модульной. Модуль состоит как минимум из 2 преобразователей и 1 слоя никеля-63. Она непрерывно укладывается в модульную группу, несколько групп модулей соединяются последовательно и параллельно, а мощность может быть настроена от нескольких микроватт до нескольких ватт. Минимальный размер атомной энергетической батареи составляет 3x3x0,03 мм (состоит из 2 преобразователей и 1 слоя никеля-63). Судя по энергии, падающей на устройство алмазного полупроводникового преобразователя, коэффициент преобразования энергии батареи достигает 8,8%. При использовании с радиоактивными источниками никеля-63 более высокой чистоты плотность мощности батарей будет дополнительно улучшена.

Атомные батареи – это физические, а не электрохимические батареи. Их плотность энергии более чем в 10 раз превышает плотность энергии тернарных литиевых батарей. Они могут хранить 3300 мегаватт-часов в батарее весом 1 грамм. Они не воспламеняются и не взрываются при иглоукалывании и выстрелах. Поскольку они генерируют электроэнергию самостоятельно в течение 50 лет, не существует понятия количества циклов электрохимической батареи (2000 зарядов и разрядов). Выработка энергии атомными батареями стабильна и не меняется под воздействием суровых условий и нагрузок. Они могут нормально работать в диапазоне температур от 120 градусов выше нуля до -60 градусов ниже нуля и не имеют саморазряда. Разработанная компанией Betavolt атомная батарея абсолютно безопасна, не имеет внешнего излучения и подходит для использования в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы, искусственные сердца и улитки. Атомные батареи экологически безопасны. После периода распада изотоп никеля-63, являющийся источником радиоактивного излучения, превращается в стабильный изотоп меди, который нерадиоактивен и не представляет никакой угрозы или загрязнения окружающей среды. Поэтому, в отличие от существующих химических батарей, ядерные батареи не требуют дорогостоящей переработки.

Этот продукт сочетает в себе технологию ядерного изотопного распада никеля-63 и первый в Китае модуль на основе алмазного полупроводника (полупроводника 4-го поколения), что позволило успешно добиться миниатюризации, модульности и снижения стоимости атомных батарей, положив начало процессу их использования в гражданских целях. Это свидетельствует о том, что Китай добился прорывных инноваций одновременно в двух высокотехнологичных областях – атомных батарей и алмазных полупроводников 4-го поколения, значительно опередив европейские и американские научно-исследовательские институты и предприятия.

Атомные батареи способны стабильно и автономно генерировать электроэнергию в течение 50 лет без подзарядки и обслуживания. Они уже находятся на стадии пилотных испытаний и будут запущены в массовое производство. Бетавольтные атомные батареи способны обеспечить длительное электроснабжение в различных областях, таких как аэрокосмическая промышленность, оборудование для искусственного интеллекта, медицинское оборудование, системы MEMS, передовые датчики, малые беспилотники и микророботы. Эта новая энергетическая инновация поможет Китаю занять лидирующие позиции на новом этапе технологической революции в области искусственного интеллекта.

Атомные батареи, также известные как ядерные батареи или радиоизотопные батареи, работают по принципу использования энергии, выделяющейся при распаде ядерных изотопов, и преобразования её в электрическую энергию с помощью полупроводниковых преобразователей. Это была высокотехнологичная область, на которой сосредоточились Соединённые Штаты и Советский Союз в 1960-х годах. В настоящее время в аэрокосмической отрасли используются только термоядерные батареи. Такие батареи имеют большие размеры и вес, высокую внутреннюю температуру, высокую стоимость и не могут использоваться гражданскими лицами. В последние годы европейские и американские страны стремятся к миниатюризации, модульности и гражданскому использованию ядерных батарей. В «14-м пятилетнем плане и перспективах развития на период до 2035 года» Китая также предполагается, что гражданское использование ядерных технологий и многоцелевая разработка ядерных изотопов являются будущими тенденциями развития.

Ядерные батареи развивают совершенно иной технологический путь, генерируя электрический ток посредством полупроводникового перехода бета-частиц (электронов), испускаемых радиоактивным источником никеля-63. Для этого группа учёных Betavolt разработала уникальный монокристаллический алмазный полупроводник толщиной всего 10 микрон, поместив лист никеля-63 толщиной 2 микрона между двумя алмазными полупроводниковыми преобразователями. Энергия распада радиоактивного источника преобразуется в электрический ток, образуя независимый блок. Ядерные батареи являются модульными и могут состоять из десятков или сотен независимых модулей и использоваться последовательно и параллельно, что позволяет производить аккумуляторные изделия различных размеров и ёмкостей.