球速体育welcome核废料变新能源钻石电池引发新革命?

 

  日前,英国布里斯托大学在官网宣布球速体育welcome,来自该校和英国原子能管理局的研究团队成功研制出全球首款碳-14钻石电池。科研人员指出,他们利用的技术是将少量碳-14包裹在人造钻石中,这种新型电池的潜在寿命可达数千年。

  能够在稳定的前提下持续多年发电,碳-14钻石电池将为新能源领域带来怎样的灵感?

  想要展望新型电池带来的革命性影响,首先要摸清其工作原理。碳-14钻石电池是利用同位素碳-14的放射性衰变来产生低水平的电能。

  具体而言,碳-14可以通过β衰变(原子核自发地放射出β粒子或俘获一个轨道电子而发生的转变)释放出高能电子,这些电子在钻石结构中与碳原子发生非弹性碰撞(系统在碰撞过程中会有机械能损失),形成电子-空穴对,从而产生低能级的电子流。这些低能级电子被外部电极收集,最终形成电流。

  这一技术不同于传统的发电技术,不需要驱动粒子,也不用维护。虽然涉及放射性元素,但由于碳-14的短距离辐射几乎可被坚硬的钻石外壳完全吸收,球速体育welcome相当于在人体接触前建立一道屏障,球速体育welcome因此也规避了潜在的安全风险。更重要的是,即使最终电量耗尽球速体育welcome,材料也会衰减到稳定状态,电池内不会产生核废料。

  为何电池寿命能够长达数千年?这是因为碳-14的半衰期是5730年,也就是说,几千年以后钻石电池仍将保留一半放射性强度,具备一半的原始电力,尽管它所能提供的只是微瓦级电力。

  其实“将人造金刚石(钻石)放置在放射性环境中来产生小电流”这一技术思路早已有人提出,核电池的发展也有相当长的历史,此次首款钻石电池的问世主要向人们展示了碳-14同位素批量化制作电池的可能性,因此再度将人们对新能源的关注推向高潮。

  尽管微瓦级电力不适用于常规民用,但在特定场景中却能发挥它独有的优势。助听设备、心脏起搏器等临床上常见的植入体对电池的持续力要求较高,因为更换与维护的难度较大,而钻石电池不仅可提供稳定的低功率电力,还具有生物相容性,天然适配医疗植入设备。

  此外,由于钻石电池不需要维护,可在极端环境中替换需要更换的传统电池,如寒冷的极地地区、太空环境等。它能够为有源射频(RF)标签供电,以识别和跟踪地球上或太空中的设备(如航天器或有效载荷)。因为一次使用时间可长达数年,总体上能够降低项目成本。

  除了在特定领域的应用,钻石电池的革命性意义还体现在对核废料的处理上。由于碳-14主要集中在石墨块表面,而石墨块常被用作核反应堆的减速剂,使用后的石墨块会变为具有放射性的核废料,球速体育welcome需要进行严格而专业的贮存和处理。从石墨块表面提取碳-14后可以大大减少材料的放射性,将废料转化为新型能源实现回收再利用。

  不过,想要实现碳-14钻石电池的推广普及并非易事,批量化生产的前提是制造成本可控,但医疗设备、航天器、高寒地区的无人机这些精密度要求极高的科技产品本就成本高昂,有限的预算空间抬高了电池采购的门槛。

  另外,特殊产品的行业标准化向来不易,钻石电池还将面临公众接受度这一难题,即使理论上放射性材料造成的安全风险无须担心,但“谈核色变”的普遍认知势必会对其市场化产生抵触。

  钻石电池的诞生,为核废料处理提供了思路。虽然目前来看,这种“永续”清洁能源的象征意义大于实际,但下定论还为时过早,因为科技飞速发展的当下,任何技术的萌芽都可能是未来产业蓝图中浓墨重彩的一笔。

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