美国CityLab公司氚核电池NanoTritium简介
2016-02-15 11:57:18   来源:冷聚变世界   评论:0 点击:

核电池的概念早在上个世纪初便被提出,核电池并不是如字面意思上利用通常人们概念中的核反应(核裂变)生电,而是利用放射性同位素的衰变来产生能量。


NanoTritium核电池外观
 
  氚在β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时释放一个电子,即β粒子。氚放出的高能电子束在穿过窗口通道后进入捕获层,在通过p-n结的有效区域期间,半导体材料内部电子将被β粒子激发到激发态,形成电子-空穴对,由于p-n结内部的内建电场作用,电子和空穴将被分离到p-n结两端,从而形成宏观电压。如果在p-n结两段形成回路的话就产生了电流。
 
  由于这个机制类似于光生伏特效应(Photovoltaic),所以才用β衰变作为能量源的核电池也被称为贝塔伏特电池(Betavoltaic)。目前比较成熟的非热转换型核电池技术可以达到6%到8%的能量转化效率,而氚电池最高的能量转化效率是2005年W. Sun做出的10%。核电池的能量损失主要集中在以下几方面:
 
  1. 直接损失:放射性同位素向各个方向发射β粒子,但捕获层只能在一个有限范围内捕获电子。
 
  2. 自吸收:同位素材料层由于自身厚度的原因将自己发出的β粒子吸收,所以同位素层要做的很薄。
 
  3. 介质损失:β粒子在到达捕获层之前穿过介质时发生散射和中和,所以有些采用真空作为介质层。
 
  4. 背散射:这是限制核电池能量转化效率的主要因素,β粒子穿过半导体捕获层时在电极和半导体材料死区中的损失。
 
 
NanoTritium通过利同位素氚衰变释放的β粒子(高能电子)直接产生电流。
 
  City Labs 推出的这款核电池使用的“核原料”就是氢的同位素氚,由于氚的半衰期长达12.43年,因此这种电池可以在长时间内持续供电。但氚核电池产生的电流不大,只适合应用于那些耗电较低但需要超长时间不间断供电的场合,比如内置医疗设备的供电,以及军事或者太空用途。虽然名字里有个“核”字,但这种核电池是相当安全的,因为氚的衰变只会产生高速电子,而这样的电子是没能力穿透人体的,因此它对人体来说是相当安全的。
 
  根据City Labs 网站提供的信息,他们的NanoTritium核电池经过了美国军工巨头洛克希德.马丁公司的测试,可以在零下50度到150度之间运行,因此具有良好的环境适应能力,军事用途广泛,如果能够大规模生产的话,未来民用完全也没有问题。

  City Labs 公司网站:http://www.citylabs.net/
 
冷聚变世界
2016年2月15日
 

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