В условиях глобального стремления к энергетической независимости, китайская компания заявила о создании миниатюрной ядерной батареи, эквивалентной по размеру монете. В 2024 году она представила устройство, способное обеспечивать напряжение в 3 вольта и функционировать в течение 50 лет без необходимости подзарядки и обслуживания. Недавно началось серийное производство. Эта разработка, обладающая потенциалом для существенных изменений в различных секторах, является значительным прогрессом в области устойчивого энергоснабжения.
Литий-ионные аккумуляторы, широко применяемые в современных смартфонах, со временем теряют свои характеристики и нуждаются в более частой подзарядке. Ядерные батареи представляют собой значительно более перспективная альтернатива. Разработка подобных устройств началась в США в 1950-х годах. С тех пор исследования направлены на изучение различных радиоактивных материалов, в частности углерода-14, для создания компактных, экономичных и долговечных батарей, способных функционировать десятилетиями без подзарядки.
Используя энергию, высвобождаемую в процессе радиоактивного распада, эти батареи производят электричество. Благодаря этому они идеально подходят для применений, где необходимо стабильное и продолжительное питание, например, для имплантируемых медицинских приборов, космических миссий и датчиков, предназначенных для работы в удаленных и труднодоступных местах.
В настоящее время Китай занимает лидирующие позиции в разработке ядерных батарей, что способно изменить ситуацию в ряде отраслей промышленности и стимулировать развитие новых направлений, включая кибернетику и освоение космического пространства.
BV100 от Betavolt: от исследований к массовому производству
В начале 2024 года китайская компания Betavolt продемонстрировала BV100 – первую ядерную батарею, использующую алмазные полупроводники нового, четвертого поколения. Эта разработка предполагает автономную работу в течение пятидесяти лет, исключая необходимость подзарядки и обслуживания.
Эта батарея, в отличие от других прототипов, предназначенных только для лабораторных исследований, с 2024 года выпускается в серийном производстве и ориентирована на разнообразные сферы применения, начиная от аэрокосмической отрасли и заканчивая медицинским оборудованием. Ее работа основана на сердечнике из никеля-63, заключенном между двумя слоями алмазных полупроводников толщиной по десять микрон каждый. Благодаря такой конструкции, радиоактивный распад преобразуется в электрический ток с высокой эффективностью.
«Модульная конструкция основных батарей предполагает их сборку из множества отдельных модулей, которые могут быть соединены последовательно или параллельно. Это обеспечивает возможность создания батарей различного размера и емкости », — заявила компания на презентации BV100.
Betavolt акцентирует внимание на достоинствах бета-вольтаической технологии, использующей β-частицы, образующиеся в процессе радиоактивного распада, в отличие от термоэлектрических генераторов, которые, как правило, громоздки. Чжан Вэй, председатель совета директоров и генеральный директор Betavolt, заявляет, что такая технология позволит разработать компактное и безопасное решение. Он также подчеркивает, что его компания на данный момент является «единственным в мире производителем полупроводниковых материалов на основе алмаза в крупномасштабном производстве».
BV100 обладает мощностью 100 микроватт при напряжении 3 вольта и отличается высокой прочностью. Устройство способно функционировать в экстремальных температурных условиях (от -60°C до +120°C), а его плотность энергии в десять раз выше, чем у литиевых батарей, при этом исключены риски возгорания или взрыва.
Несмотря на то, что текущая мощность этого аккумулятора недостаточна для питания смартфона или ноутбука, Betavolt планирует представить более мощную версию на один ватт к концу года. Она будет предназначена, в частности, для потребительской электроники и автономных дронов.
Betavolt рассчитывает занять лидирующие позиции на мировом рынке ядерных батарей благодаря разработке BV100. Подтверждением этого стало присуждение третьего места в конкурсе инноваций 2023 года, который проводила Китайская национальная ядерная корпорация. Сейчас компания ведет международную кампанию по оформлению патентов.
Усиление международной конкуренции
Betavolt привлекает все больше внимания. В Соединенных Штатах компания City Labs, при поддержке Национальных институтов здравоохранения (NIH), занимается разработкой бета-вольтаических батарей на основе трития для применения в медицине. Недавно команда ученых из Университета штата Огайо создала миниатюрную батарею, которая может использовать ядерные отходы для выработки энергии.
В Институте науки и технологий Тэгу Кёнбук в Южной Корее также разработали прототип, использующий схожую технологию. Параллельно с этим, Северо-Западный университет финансов и экономики в Китае проводит исследования устройств, основанных на углероде-14.