محققان در دانشگاه نورثوست نرمال در چین به تازگی موفق شدهاند یک باتری هستهای نسل جدید توسعه دهند که عملکرد آن به مراتب بهتر از نمونههای قبلی است و گامی مهم در مسیر ساخت منابع انرژی با طول عمر بسیار بالا محسوب میشود. این باتری که مبتنی بر ایزوتوپ کربن-14 و مبدل کاربید سیلیکون (SiC) است میتواند برای هزاران سال به تولید انرژی بپردازد.
در نوامبر 2024 یک تیم تحقیقاتی در کشور چین و مستقر در دانشگاه نورثوست نرمال، باتری هستهای جدیدی با عنوان Candle Dragon-I معرفی کرد که قادر بود برای مدت زمان بسیار طولانی به تولید انرژی بپردازد. اکنون همین تیم با همکاری شرکت Gansu Zhulong Technology توانسته است رده دیگری از این باتریهای هستهای را تولید کند که یک ارتقای بزرگ نسبت به نمونه اولیه قبلی محسوب میشود و قادر است عملکرد و قابلیتهای بهتری را نسبت به آن در دسترس قرار دهد.
ارتقای عملکرد همراه با کاهش میزان استفاده از مواد رادیو اکتیو
براساس گزارش InterestingEngineering، این باتری هستهای جدید از ایزوتوپ کربن-14 و مبدل کاربید سیلیکون (SiC) بهره میبرد و نسبت به نمونه قبلی خود میزان استفاده از مواد رادیواکتیو را به تنها 22 درصد کاهش داده است. این در حالی است که جریان اتصال کوتاه به 2.5 برابر و حداکثر توان خروجی آن به 2.6 برابر افزایش یافته است. تمام این بهبودها در حالی به دست آمدهاند که ولتاژ و پایداری دستگاه همچنان حفظ شدهاند. تیم توسعه دهنده این باتری اعلام کرده است که این تجهیزات بدون استفاده از فناوری یا قطعات خارجی ساخته شدهاند.
از دیگر پیشرفتهای این باتری میتوان به کاهش حجم مؤثر دستگاه نسبت به محصول نسل قبل اشاره کرد که اکنون تنها 17 درصد حجم نمونه اولیه را در اختیار دارد. این کاهش اندازه باعث شده چگالی توان حجمی آن با افزایش چشمگیر 15.5 برابری همراه شود. Su Maogen، مدیر تیم تحقیقاتی دانشگاه نورثوست نرمال، اعلام کرده است که ایزوتوپ کربن-14 دارای نیمهعمر 5730 سال است و همین موضوع باعث میشود این باتری از نظر تئوری بتواند هزاران سال انرژی تولید کند.
وی همچنین اعلام کرده است که این دستگاه میتواند در بازه دمایی منفی 100 تا مثبت 200 درجه سانتیگراد عملکرد پایداری داشته باشد. این ویژگی باعث میشود باتری جدید برای کاربردهایی مانند ایمپلنتهای پزشکی، تجهیزات مورد استفاده در اعماق دریا، مناطق قطبی، صنایع دفاعی و تجهیزات هوافضایی مناسب باشد. اکتشافات فضایی، ماموریتهای قطبی، ساخت تجهیزات تخصصی و عملیاتهای بدون سرنشین، دیگر موارد استفاده از این باتریها است.
نسخههای اولیه از باتریهای هستهای با مشکلاتی مانند توان خروجی پایین، یکپارچهسازی دشوار و هزینه ساخت بالا مواجه بودند؛ اما این تیم تحقیقاتی در پروژه جدید خود روی ساخت دستگاهی کوچکتر، قدرتمندتر و ارزانتر تمرکز کرده است. باتریهای هستهای تفاوت اساسی با رآکتورهای نیروگاههای هستهای دارند. این باتریها برخلاف نیروگاهها که از شکافت زنجیرهای هستهای استفاده میکنند، انرژی حاصل از واپاشی طبیعی ایزوتوپهای رادیواکتیو مانند کربن-14 یا پلوتونیوم-238 را به برق تبدیل میکنند.
نحوه عملکرد این باتری هستهای جدید
یکی از روشهای سنتی در این فناوری، استفاده از مواد ترموالکتریک برای تبدیل گرمای حاصل از واپاشی به انرژی الکتریکی است. اما این سیستمها معمولاً ابعاد بزرگی دارند و برای عملکرد مناسب به دمای بالایی نیازمند هستند. این باتری جدید مبتنی بر کربن-14 رویکرد متفاوتی دارد. این فناوری ذرات بتا (الکترونهای پرسرعت) حاصل از واپاشی را به سمت یک نیمهرسانای کاربید سیلیکون هدایت میکند. این ذرات باعث تحریک الکترونها در ماده نیمهرسانا شده و جریان الکتریکی تولید میکنند. به بیان ساده، این فناوری مانند یک پنل خورشیدی است که به جای نور خورشید، با انرژی حاصل از تابش رادیواکتیو کار میکند.
باتری Qianjiyuan Tianshu پنج ارتقای اصلی نسبت به محصول نسل قبلی خود دارد. این باتری از یک منبع رادیواکتیو با تطبیق بهتر، یک مبدل کاربید سیلیکون برای افزایش بازده و طراحی سهبعدی لایهای برای کاهش حجم و بهبود قابلیت یکپارچهسازی بهره میبرد. همچنین یک سیستم مدیریت هوشمند به آن اضافه شده و شاهد حضور حسگرهای داخلی و قابلیت انتقال بیسیم انرژی نیز برای عملکرد مستقل در آن هستیم.
این باتری تنها 16.8 سانتیمتر مکعب حجم دارد و از 129 میلیکوری کربن-14 استفاده میکند. مشخصات عملکردی آن شامل جریان اتصال کوتاه 0.713 میکروآمپر، ولتاژ مدار باز 2.06 ولت، ضریب پرشدگی (Fill Factor) برابر با 0.77 و حداکثر توان خروجی 1.13 میکرووات است.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت