تقنية بيتافولت، أعلنت شركة مقرها بكين التصغير نووي البطارية باستخدام وحدة النظائر المشعة Ni-63 وأشباه الموصلات الماسية (أشباه الموصلات من الجيل الرابع).
نووي البطارية (المعروفة بشكل مختلف باسم الذرية بطارية أو بطارية النظائر المشعة أو مولد النظائر المشعة أو بطارية فولتطية إشعاعية أو بطارية بيتافولطية) تتكون من نظير مشع ينبعث من بيتا وأشباه الموصلات. إنه يولد الكهرباء من خلال انتقال أشباه الموصلات لجسيمات بيتا (أو الإلكترونات) المنبعثة من النظير المشع النيكل -63. البيتافولتية بطارية (أي نووي البطارية التي تستخدم انبعاثات جسيمات بيتا من نظير Ni-63 لتوليد الطاقة) أصبحت التكنولوجيا متاحة لأكثر من خمسة عقود منذ اكتشافها لأول مرة في عام 1913، وتُستخدم بشكل روتيني في الفضاء القطاع لتشغيل حمولات المركبات الفضائية. كثافة الطاقة عالية جدًا ولكن إنتاج الطاقة منخفض جدًا. الميزة الرئيسية ل نووي البطارية طويلة الأمد، وإمدادات الطاقة المستمرة لمدة خمسة عقود.
الجدول: أنواع البطاريات
| بطارية كيميائية يحول الطاقة الكيميائية المخزنة في الجهاز إلى كهرباء. إنها في الأساس خلية كهروكيميائية تتكون من ثلاثة عناصر أساسية - الكاثود والأنود والكهارل. يمكن إعادة شحنها، ويمكن استخدام معادن وإلكتروليتات مختلفة، على سبيل المثال، البطاريات القلوية، وهيدريد معدن النيكل (NiMH)، وأيون الليثيوم. لديها كثافة طاقة منخفضة ولكن خرج طاقة عالي. |
| بطارية وقود يحول الطاقة الكيميائية للوقود (غالبًا الهيدروجين) وعامل مؤكسد (غالبًا الأكسجين) إلى كهرباء. إذا كان الهيدروجين هو الوقود، فإن المنتجات الوحيدة هي الكهرباء والماء والحرارة. |
| البطارية النووية (المعروف أيضا باسم البطارية الذرية or بطارية النظائر المشعة or مولد النظائر المشعة أو البطاريات الإشعاعية الفولتية) يحول طاقة النظائر المشعة من اضمحلال النظائر المشعة لتوليد الكهرباء. تتميز البطارية النووية بكثافة طاقة عالية وتدوم طويلاً ولكن لها عيب انخفاض إنتاج الطاقة. بطارية بيتافولتية: بطارية نووية تستخدم انبعاثات بيتا (الإلكترونات) من النظائر المشعة. بطارية الأشعة السينية الفولتية يستخدم الأشعة السينية المنبعثة من النظائر المشعة. |
تقنية بيتافولتالابتكار الحقيقي لشركة هو تطوير بلورة واحدة من أشباه الموصلات الماسية من الجيل الرابع بسمك 10 ميكرون. يعد الماس أكثر ملاءمة للاستخدام نظرًا لفجوة نطاقه الكبيرة التي تزيد عن 5 فولت ومقاومته للإشعاع. تعتبر محولات الماس عالية الكفاءة هي المفتاح لتصنيع البطاريات النووية. يتم وضع صفائح النظائر المشعة Ni-63 بسمك 2 ميكرون بين محولي أشباه الموصلات الماسيين. البطارية معيارية تتكون من عدة وحدات مستقلة. قوة البطارية 100 ميكرووات الجهد 3 فولت والأبعاد 15 × 15 × 5 ملم3.
تستخدم البطارية البيتافولتية التي تنتجها الشركة الأمريكية Widetronix أشباه الموصلات من كربيد السيليكون (SiC).
BV100، البطارية النووية المصغرة، التي طورتها تقنية بيتافولت حاليًا في المرحلة التجريبية ومن المحتمل أن يدخل مرحلة الإنتاج الضخم في المستقبل القريب. يمكن استخدام هذا في تشغيل معدات الذكاء الاصطناعي، والمعدات الطبية، وأنظمة MEMS، وأجهزة الاستشعار المتقدمة، والطائرات الصغيرة بدون طيار، والروبوتات الصغيرة.
إن مثل هذه المصادر الصغيرة للطاقة هي حاجة ملحة في ضوء التقدم في تكنولوجيا النانو والإلكترونيات.
تقنية بيتافولت تخطط لإطلاق بطارية بقوة 1 واط في عام 2025.
وفي ملاحظة ذات صلة، تشير دراسة حديثة إلى وجود بطارية جديدة تعمل بالأشعة السينية الفولتية (الأشعة السينية الفولتية) ذات إنتاج طاقة أعلى بما يصل إلى ثلاثة أضعاف تلك الموجودة في البطاريات البيتافولتية الحديثة.
***
المراجع:
- تقنية Betavolt 2024. الأخبار – نجحت شركة Betavolt في تطوير بطارية الطاقة الذرية للاستخدام المدني. تم النشر في 8 يناير 2024. متاح على https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html
- تشاو ي.، وآخرون 2024. عضو جديد في مصادر الطاقة الصغيرة للاستكشافات البيئية القصوى: بطاريات الأشعة السينية الفولتية. الطاقة التطبيقية. المجلد 353، الجزء ب، 1 يناير 2024، 122103/DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103
***
