В каком-то смысле батарейки управляют нашей жизнью. От компактных литий-ионных аккумуляторов, питающих наши смартфоны, до гораздо более крупных блоков, питающих наши электромобили, не говоря уже обо всех аккумуляторных экосистемах, в которые вложили средства производители инструментов, можно с уверенностью сказать, что мы не были бы там, где мы находимся, без аккумуляторных технологий.
Главным недостатком аккумуляторов, конечно же, является их ограниченный срок службы. В конце концов, даже смартфоны с большим временем автономной работы редко проработают более дня или двух, прежде чем их потребуется подзарядить. Этот обычный цикл разрядки-перезарядки в конечном итоге приводит к ухудшению состояния аккумулятора, что приводит к большому разочарованию, поскольку телефон (или другое устройство) перестает работать без подзарядки так долго, как раньше. Однако китайская компания показала, что это может быть не так.
В январе 2024 года компания BetaVolt объявила, что разработала ядерную батарею, предположительно способную проработать 50 лет без подзарядки. BV100 размером с монету, как его называют, использует никель-63 в качестве источника питания для генерации 100 микроватт при напряжении 3 вольта. Компания также объявила о планах представить 1-ваттную версию в 2025 году, хотя неясно, произошло ли это когда-либо. Что касается BV100, в новостных сообщениях утверждается, что он будет запущен в массовое производство в 2025 году. Давайте посмотрим, как он работает и почему, несмотря на все обещания BV100, вы, возможно, не захотите слишком волноваться по этому поводу.
Как работает ядерная батарея?
Хотя BetaVolt BV100 действительно впечатляет, это далеко не первая радиоактивная батарея, разработанная учеными. Например, в конце 2024 года исследователи из Бристольского университета разработали первую в мире алмазную батарею из углерода-14, срок службы которой оценивается в тысячи лет. Но даже эта батарея появилась относительно поздно: компания RCA разработала атомную батарею еще в 1954 году. Точно так же ядерная батарея в форме радиоизотопного термоэлектрического генератора (РТГ, также известная как радиоизотопная энергетическая система) питала спутники Transit 4A и 4B ВМС США в 1961 году.
Основная концепция ядерных батарей относительно проста. Они используют распад радиоактивных элементов, который может продолжаться десятилетиями, и преобразуют эту энергию в электричество. Ритэги, например, сделали это за счет эффекта Зеебека, который генерирует напряжение за счет разницы температур (вызванной теплом радиоактивного распада) в подходящем проводнике.
BetaVolt BV100 работает на тех же фундаментальных принципах, но вместо этого использует бета-излучение. В BV100 бета-частицы радиоактивного ядра никеля-63 поглощаются алмазными полупроводниками, которые затем преобразуют электроны, образующиеся в результате радиоактивного распада, в электричество. В результате получается крошечная батарея, которая предположительно может прослужить 50 лет — и все это не представляет особой угрозы для живых существ.
Возможно, в ближайшее время мы не увидим ядерные батареи для смартфонов
В пресс-релизе BetaVolt от января 2024 года подчеркивалась возможность того, что его аккумулятор избавит от необходимости заряжать смартфоны и позволит дронам оставаться в воздухе практически бесконечно, и то, и другое звучит весьма захватывающе. Однако стоит отметить, что не все наблюдатели столь оптимистичны.
В беседе с Live Science в 2024 году ученый-материаловед Хуан Клаудио Нино указал на низкое напряжение BV100, заявив, что, хотя «оно находится в пределах досягаемости для кардиостимулятора или, возможно, пассивного беспроводного датчика», у него просто «не хватает мощности для работы сотового телефона». Сто микроватт далеко не достаточно для работы смартфона; Смартфоны могут потреблять до 4000 милливатт при видеозвонке, поэтому любая ядерная батарея, предназначенная для смартфона, должна быть способна генерировать на порядки больше энергии, чем BV100.
Простое увеличение заряда аккумулятора также не обязательно является жизнеспособным решением, как отмечал Wired в 2024 году. Учитывая, что стандартный смартфон потребляет до 2 ампер при использовании, в идеале мы бы хотели, чтобы ядерный аккумулятор смартфона генерировал постоянные 1,5 ампера, чтобы сделать его жизнеспособной альтернативой. Однако батарея типа BV100, которая могла бы генерировать такую большую силу тока в течение длительного времени, должна была бы быть изготовлена из 680 фунтов никеля-63. Даже самый большой в мире iPhone может с трудом найти место для такой большой батареи.
