让手机 100 年都不断电的同位素电池 我国用上还要等 30 年

机器之心

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前段时间,一种号称能让 " 手机 100 年不断电 " 的电池上了热搜,它就是——同位素电池,又称 " 放射性同位素电池 ",从这个名字里我们可以看出,这种电池存在一定的放射性(辐射)风险,但它也确实拥有远超常规电池的使用寿命,最长能用数百年之久,目前多被应用在太空、深海探测领域,以及国防科技、临床医学等领域。

那么,这种危险又强大的同位素电池,未来真的能被用作手机电池,走进我们的日常生活中吗?下面我们就一起来了解一下。

1、同位素电池的发电原理——核能转化为电能

首先,我们先来了解一下同位素电池的发电原理。同位素电池通俗来讲也可以称为核能电池。通常来说,具有放射性的物质(原子核)能量不稳定,需要放射出一些粒子及能量来变得较为稳定,这个过程就是该物质的衰变现象。而同位素电池,就是将放射性物质在衰变过程中释放的带电粒子加以利用,通过半导体换能器将这些粒子转化为电能使用。

目前,放射性同位素电池采用的放射性同位素主要有锶 -90 ——半衰期为 28 年;钚 -238 ——半衰期 89.6 年,由此推算,一颗同位素电池基本可以稳定供电 30 年至 60 年,甚至更长时间。

2、同位素电池的应用及风险——大多数辐射性极强

同位素电池具有结构紧凑、可靠性高、寿命长(可以连续供能数十年)、不受环境影响(抗干扰)、无需维护等特点,适用于一些需要长期免维护或者环境复杂难以充电的场景,比如深空探索、深海探测等,一劳永逸,但它作为一种核能电池,辐射风险也确实存在。

目前市面上大多数的同位素电池使用的是前面提到的钚元素,这一元素的辐射性极强,比如我们常说的原子弹,其内部使用的是钚 -239,而同位素电池使用的则是钚 -238。钚 -238 在在医学上被定义为高度发射线物质,人体吸入一小粒灰尘,就有可能引发严重的癌症,所以钚 -238 核能电池通常被用在宇宙飞船、人造卫星以及太空探索等领域。

3、同位素电池的重大进展——碳 -14 核能电池出现

今年 7 月,美国一科技公司称,他们研发出了一款新型的核能电池,使用的是碳 -14 原子核,其放射性衰变现象可以持续整整 2.8 万年,也就是说它的使用时间能达到上万年!而这种碳 -14 制作而成的同位素电池,其使用的是我们日常生活中很常见的碳元素,比如大家喜欢的钻石和各种石头,碳元素几乎不存在辐射,所以我们不需要担心这种电池的辐射问题。

今年 8 月,有报道称,我国中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究人员研究的 GaN 核电池研究也获得了新进展!

1959 年 1 月,美国制成了第一枚放射性同位素电池;1971 年 3 月,我国的第一块放射性同位素电池诞生,我国对核能电池的研究起步虽然较晚,但中国速度向来不容小觑,相信在不久的将来,也许 30 年后,核能电池就会走进我们的生活,带我们告别电量焦虑。

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