不充电可用2.8万年,核动力电池试验成功,即将告别续航焦虑

2021-01-17 21:36:24 趣聊科学

进入冬天,电动车车主就要开始苦恼了,有人甚至戏称电动车为“电动爹”,主要原因是:电动车进入冬天,续航会大幅度下滑。

前段时间,某热门车型车主表示:进入冬季,他的电动车续航里程由606公里变成了230公里,相当于打了3.5折。

世界范围内各个国家和汽车厂家都认为电动汽车是未来趋势,但是电动汽车发展的瓶颈在于动力电池问题,充电速度慢、续航里程焦虑。按照现在的发展趋势,要全面解决动力电池问题,靠现有技术,难度还较大。

因此,厂家和消费者都在想象,如果有一种电池,既安全又有足够电量,这样就可以很好的解决电动汽车的瓶颈问题,而手机、相机等数码产品的续航问题也一并解决了,听起来似乎有点天方夜谭。

永续电池

不过,还真的有人想要把这个梦实现了。

2020年8月,美国加州的NDB公司表示:这并不是天方夜谭,他们开展了一个实验,验证了一种“无限能量”的纳米金刚石电池。

这个电池基本上不需要充电,根据实验室数据,这种电池可以使用2.8万年,电池可以收集40%以上的电荷,这家伙,哪里是电池,明明是传家宝。

金刚石电池概念

早在2016年11月,英国布里斯托大学卡博特学院,曾对外发布一个新成果,斯科特教授表示,将闪闪发光的钻石、核电站废料组合一起,能够形成一个无限能量电池,这种电池一旦商用,将彻底改变人类未来生活方式。

NDB公司实验的原理,事实上与英国布里斯托大学一致,他们的目标就是要将该技术商业化,目前,实验室结果已经初步验证了该方案的可行性。

核电站启发

这个无限能量的电池如此厉害,究竟是采用了什么技术原理?

在了解纳米金刚石电池原理前,先来了解下,核电站是怎么运行的,核电站是核燃料在核反应堆中发生特殊形式的“燃烧”,产生热量,使核能转变成热能,热能让水加热,产生蒸汽。

相比传统火力发电站,核电站优势主要表现在以下两个方面:

一是整个发电过程不会污染空气,不会产生温室效应;

二是核燃料能量密度高,是传统化石燃料几百万倍。

所以核电厂燃料体积非常小,一座1000万千瓦的核电厂只要30吨铀燃料,飞机一次就可以搞定。

当然,核电站也有缺点,就是核电厂产生的放射性废料,处理难度较大,存在较大的安全隐患。

金刚石电池原理

纳米金刚石电池正是运用了核电站的优点,利用了它的缺点。

在核电站当作废料的放射性石墨,必须要小心翼翼封装起来,一旦泄露,就会危及环境和人身安全,但是,现在就不需要担心了,可以变废为宝。

放射性石墨富含C-14反射性同位素,经过衰变释放一个反中微子和一个衰变电子,将石墨提纯后制作成微小C-14钻石,当然,C-14钻石也是有放射性的,这种钻石结构与半导体和散热器形状相似。

当放射性C-14钻石与金刚石的晶格相遇时,放射性C-14钻石失去电子,而金刚石晶格得到电子,电流就这么产生了,这也就是金刚石电池基本原理。

为了减小体积,科学家把放射性C-14钻石放到金刚石内部,会得到更大的电流,这种电池效能高达100%。

斯科特教授形象的称这个电池为三明治电池,放射性石墨做成的C-14钻石,充当了三明治的火腿,而金刚石相当于三明治面包。

解决辐射问题

不过,金刚石电池商用,还有让人担心的问题,那就是放射性C-14,是否会对人体产生伤害,甚至致癌。为此,斯科特教授也给出了严谨的解决方案,C-14外层的金刚石进行了特殊处理,其内部加有高能粒子,这个高能粒子可以有效防止辐射,相当于给金刚石电池穿了一身盔甲。

那这个辐射数字究竟有多大,科研人员打了一个比方,如果你坐在金刚石电池旁边,身体接收的辐射,相当于你坐在香蕉旁边身体接收的辐射,也就是说金刚石电池释放的辐射,对人体的危害,几乎可以忽略不计。

纳米堆叠金刚石电池

如何提高电池容量,是摆在科学家面前的另一个难题,为了在尽量小的体积内,存储更多电量,科学家采用了纳米金刚石材料堆叠,配合一个微型集成电路板和一个小型电容器,这样就可以实现收集、存储和分配电荷。

很显然,金刚石电池是无法充电的,NDB公司表示,一颗金刚石电池不仅不用充电,寿命也达到2.8万年,可以说是无限寿命了。

这么高的寿命主要是由于,C-14的半衰期是5730年,也就是5730年电量还有一半。

关于用途方面

NDB公司表示,由于采用了纳米形式电池组,它可以做成任何形状电池,包括目前常用的AA、18650、2170等各种尺寸电池。

金刚石电池的终极目标是任何消耗电量的设备,小到手机、可穿戴智能设备、心脏起搏器等,大到飞机、电动汽车、火箭等运输工具。

虽然,钻石电池目前还没有正式商用,但是很多企业看到了钻石电池的优点和前景,NDB公司目前已经签约了第一批测试客户,这批客户都是在航空、航天领域的头部企业。

NDB公司规划两年内上市低能耗版商业纳米金刚石电池,低功率版将应用到智能家居、心脏起搏器等低功耗设备,高功率版本将在5年内正式上市,到时,电动车将正式告别“电动爹”的称号。

写在最后

纳米金刚石电池一旦商用,其具有广泛的使用用途,而且对于环境非常友好,毕竟目前核废料依旧是一个非常棘手的问题,根据统计,每年在处理核废料上的投入超过数亿美元,有了金刚石电池,可以将核废料变废为宝,一举解决了核工业废料处理问题,又可以提供“永续”清洁能源。

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