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拜美国密苏里大学一个科研团队的突破性研究所赐,我们的下一代手机或电动车可能会改用核能电池供电了。如果你觉得连Wi-Fi信号都对健康不利,那这新闻没什么价值,而对于那些认为电池不间断续航比辐射更重要的人来说,这可是件大喜事。
首先,请放心,这个核能电池里面并不存在迷你核反应堆,至少目前的核动能科技水平还无法支持这个疯狂的想法。由密苏里大学的Baek Kim和Jae Kwon联合研发的这种核能电池是利用放射性同位素锶-90的β衰变来发电的,因此又叫β伏特电池(betavoltaic)。这种发电原理与光电设备发电有些类似,但电流不是从光子转化而来,而是来自β射线,放射性同位素衰变时会放出高速移动的电子(即β射线),这些高速电子射入半导体中就会产生微弱的电流。β伏特电池的构造跟光电电池几乎一模一样:在两个电极之间嵌入一层硅胶(或其它半导体),当射线进入半导体时会激发其内部的电子,进而产生电流。
可能有人会担心这种电池具有放射性,但实际上β伏特电池很安全。它不像γ射线,后者的穿透力相当强,必须用很厚的铅板或其他高密度金属才能将其屏蔽,而一层薄薄的铝合金就能阻挡β射线。虽然这并不意味着β射线本身是安全的,但这种能诱发人体癌变的射线至少比较容易控制——只要确保β伏特电池外壳的厚度大于几毫米并且不破损就可以了。
β伏特电池本身不是什么新鲜事物,甚至算得上相当老旧,因为在锂电池问世之前,β伏特电池已被作为某些心脏起搏器的电力来源。密苏里大学的这两位科研人员说,他们实现的关键突破在于在这款电池里加入了水。β射线剂量过大时会对损伤电池中的半导体材料,而水能大量吸收β射线的能量,同时,β射线分裂水分子时也能产生电流。
“水能发挥缓冲作用并能在电池中生成表面等离子体,事实证明,这些都非常有助于提升电池的效能。”Jae Kwon说,“离子溶液的凝固点非常低,这使得β伏特电池具有广泛的应用价值,不但可用作汽车电池,经过恰当的包装,或许还能用于航天领域。”
但话又说回来,虽说β射线的受控性比较高,但这种电池的商用价值还是值得怀疑。锂电池爆炸的新闻已经够吓人了,很难想像苹果、三星之类的企业还会愿意冒险采用核能电池。另外,锶-90还是制造“脏弹”的原材料,这种电池一旦得到推广,很可能被恐怖分子加以利用,虽说锶-90并不便宜。
现在看来,核能电池很可能只会用于军事和航天领域。这两个领域都很需要寿命超长的电池,而对于可能出现的放射性风险的承受力也比较强。不过,研发一款电池,让日常使用的移动设备永远不需要充电的设想还是很美好的。
撰文:Sebastian Anthony
来源:EXTRMETECH
首先,请放心,这个核能电池里面并不存在迷你核反应堆,至少目前的核动能科技水平还无法支持这个疯狂的想法。由密苏里大学的Baek Kim和Jae Kwon联合研发的这种核能电池是利用放射性同位素锶-90的β衰变来发电的,因此又叫β伏特电池(betavoltaic)。这种发电原理与光电设备发电有些类似,但电流不是从光子转化而来,而是来自β射线,放射性同位素衰变时会放出高速移动的电子(即β射线),这些高速电子射入半导体中就会产生微弱的电流。β伏特电池的构造跟光电电池几乎一模一样:在两个电极之间嵌入一层硅胶(或其它半导体),当射线进入半导体时会激发其内部的电子,进而产生电流。
可能有人会担心这种电池具有放射性,但实际上β伏特电池很安全。它不像γ射线,后者的穿透力相当强,必须用很厚的铅板或其他高密度金属才能将其屏蔽,而一层薄薄的铝合金就能阻挡β射线。虽然这并不意味着β射线本身是安全的,但这种能诱发人体癌变的射线至少比较容易控制——只要确保β伏特电池外壳的厚度大于几毫米并且不破损就可以了。
β伏特电池本身不是什么新鲜事物,甚至算得上相当老旧,因为在锂电池问世之前,β伏特电池已被作为某些心脏起搏器的电力来源。密苏里大学的这两位科研人员说,他们实现的关键突破在于在这款电池里加入了水。β射线剂量过大时会对损伤电池中的半导体材料,而水能大量吸收β射线的能量,同时,β射线分裂水分子时也能产生电流。
“水能发挥缓冲作用并能在电池中生成表面等离子体,事实证明,这些都非常有助于提升电池的效能。”Jae Kwon说,“离子溶液的凝固点非常低,这使得β伏特电池具有广泛的应用价值,不但可用作汽车电池,经过恰当的包装,或许还能用于航天领域。”
但话又说回来,虽说β射线的受控性比较高,但这种电池的商用价值还是值得怀疑。锂电池爆炸的新闻已经够吓人了,很难想像苹果、三星之类的企业还会愿意冒险采用核能电池。另外,锶-90还是制造“脏弹”的原材料,这种电池一旦得到推广,很可能被恐怖分子加以利用,虽说锶-90并不便宜。
现在看来,核能电池很可能只会用于军事和航天领域。这两个领域都很需要寿命超长的电池,而对于可能出现的放射性风险的承受力也比较强。不过,研发一款电池,让日常使用的移动设备永远不需要充电的设想还是很美好的。
撰文:Sebastian Anthony
来源:EXTRMETECH