Согласно появившейся информации, исследователи из южнокорейского Научно-технического института Тэгу Кенбук (DGIST) создали новую, более мощную, долговечную и эффективную ядерную батарею. Ее эффективность преобразования энергии в 6 раз выше, чем у модели, которую они разработали в 2020 году.

Ядерные батареи, содержащие бета-вольтовые элементы, используют распад радиоактивных изотопов. Это то, что позволяет им работать годами или даже десятилетиями без подзарядки. Получая свою энергию непосредственно от бета-радиоактивных частиц, они обладают многими преимуществами, особенно с точки зрения долговечности. Однако существующие бета-вольтаические элементы имеют один серьезный недостаток: их низкая эффективность преобразования. Только крошечная часть испускаемого излучения может быть преобразована в электрическую энергию. Чтобы смягчить это, исследователи из DGIST применили новый подход, используя, среди прочего, углерод-14 (в качестве радиоактивного изотопа), лимонную кислоту и краситель N719.

Для улучшения характеристик бета-вольтовых элементов, корейские ученые исследовали применили новую методику: использование красителей на основе рутения. По их словам, их электроны очень чувствительны к бета-излучению, испускаемому радиоактивным источником, и, следовательно, могут легко переходить в возбужденное состояние и на более высокие энергетические уровни. Исследователи DGIST обработали анод, или, скорее, покрыли его слоем диоксида титана (TiO2), лимонной кислотой и красителем N719. Этот подход, основанный на предыдущих исследованиях команды, обеспечил оптимальную эффективность преобразования мощности. Поглощая бета-излучение, а не оксид титана, краситель на основе рутения обеспечивает высокую производительность. Катод, с другой стороны, содержит радиоактивный изотоп углеродных наночастиц, что также обеспечивает оптимальную электропроводность и тепловое сопротивление.

Ученые DGIST утверждают, что, нанося лимонную кислоту на анод и катод, их новый бета-вольтаический элемент с изотопным радиоактивным красителем (d-DSBC) генерировал в 65 850 раз больше электронов, чем испускал. Это значительно повысило эффективность преобразования ядерной батареи, а также ее стабильность. По сравнению с их предыдущим исследованием эффективность преобразования энергии в нем была увеличена в шесть раз, а его стабильность - в десять раз. «Результаты испытаний были многообещающими, поскольку d-DSBC продемонстрировал высокую плотность мощности на радиоактивный источник и эффективность преобразования энергии 2,86 %, вырабатывая ее более 100 часов», - сказали они. Профессор Су-Иль Ин говорит, что их бета-вольтаическая батарея на сегодняшний день является первой, в которой используется краситель для достижения такой высокой эффективности преобразования.

Ученые DGIST с энтузиазмом относятся к результатам своих исследований этого бета-вольтового элемента следующего поколения, который, по их мнению, обеспечит хорошие перспективы для ядерных батарей в будущем. Однако они подчеркнули, что сырье особенно дорого и его трудно найти. Вот почему они планируют изучить комбинацию более дешевых компонентов и могут обеспечить сопоставимую или более высокую производительность.

Корейские исследователи также планируют улучшить характеристики, стабильность и конструкцию своих бета-вольтовых элементов для массового производства в рамках будущих исследований. «Мы исследуем новые возможности в области бета-вольтовых устройств и ожидаем, что еще более высокая эффективность станет реальной благодаря новым модификациям, что откроет новые перспективы использования ядерных батарей», - говорит профессор Ин.

Источник: Overclockers