Jak jaderný odpad a diamanty mohou zachránit baterie smartphonů

Sci-fi se stalo realitou, protože v kapsách nosíme telefony, které fungují jako malé počítače. Ale i když technologie postupuje, jsme brzděni zdrojem energie za technologií, což omezuje výhody, které tato zařízení představují. Od chvíle, kdy zapneme zařízení, hodiny tikají jak se baterie degraduje a ztrácí kapacitu. Ujistit se, že je baterie nabitá a připravená k použití, je každý den problém a čas od času ji všichni zapomínáme zapojit přes noc.

Pro mě, jako tvůrce obsahu a s kamerami, drony, tablety, mikrofony a další zařízení, abych se udržela nabitá, může být docela fuška zajistit, aby veškerá moje elektronika fungovala, když ji potřebuji. Aby toho nebylo málo, v mnoha telefonech a dalších mobilních zařízeních je výměna baterie obtížná nebo přímo nemožná. Řešení je ale na obzoru. Jednoho dne brzy přijde revoluce baterií využívající nepravděpodobnou kombinaci jaderného odpadu a diamantů.

Proč jsou dnešní baterie v telefonech problémem

Od začátku až do konce životního cyklu naší elektroniky představují baterie mnoho problémů. Těžba lithia a dalších součástí baterií, které v současnosti používáme, je špinavá a destruktivní záležitost – stejně jako zušlechťování těchto vzácných materiálů. S rostoucí poptávkou budou tyto dopady postihovat stále více naší divoké krajiny s potenciálně katastrofálními následky.

Jakmile vybijí naše baterie, oni i zařízení, která napájejí, často skončit hnijící na skládkách. Někdy je náš elektronický odpad přepravován do zámoří, kde je pak neodborně zachráněn nebo spálen a končí ve vzduchu a vodě. Pouze malé procento naší vyřazené elektroniky je skutečně, zodpovědně, recyklováno. Kdyby se baterie tak rychle neznehodnocovaly, mohlo by se takové plýtvání výrazně snížit.

Jak by jaderná technologie mohla být naším řešením

Z všechny slibné nové technologie baterií Na čem se dnes pracuje, nejvíce vzrušující musí být jaderné baterie. Nejen, že by takové baterie potenciálně vydržely desítky, stovky nebo dokonce tisíce let, ale také by vytvářely vlastní energii z radiace. V ne tak vzdálené budoucnosti mohou naše baterie nejen přežít naše telefony a možná mnohonásobně překročit naši vlastní životnost, ale nikdy by se nemusely dobíjet.

Jako kdyby koncept jaderných baterií šíleněji už to znít nemůže, ty, které by se jednoho dne mohly dostat do našich telefonů a aut, by byly ve skutečnosti vyrobeny z umělých nanodiamantů. Nazvat vědu, která stojí za těmito nanodiamantovými bateriemi komplexní, je podcenění. V podstatě, zjednodušeně řečeno, jsou radioaktivní prvky extrahovány z jaderného odpadu a uzavřeny v diamantech pomocí chemické depozice par. Diamant pak funguje jako převodník pro přeměnu záření na elektřinu.

Kromě dlouhé životnosti a schopnosti samonabíjení by jaderné baterie způsobily revoluci v designu smartphonů. Udělali by nabíjecí porty zbytečné, takže telefony mohly být plně vodotěsné a vyrobeny mnohem odolnějšími než kdykoli předtím. Vzhledem k tomu, že výroba umělých diamantů je levnější, je také možné, že naše telefony mohou být brzy potaženy diamantem, a tedy prakticky nezničitelné.

Kromě telefonů by tyto jaderné baterie mohly potenciálně napájet každé elektronické zařízení, které dnes používáme. Od chytrých hodinek a sluchátek po auta, drony a dokonce i roboty. Jakmile o tom začnete přemýšlet, uvědomíte si, že nanodiamantové baterie mají potenciál mnohé změnit aspekty naší technologie, které jsou brzděny omezeními naší současné, hluboce vadné baterie design.

Společnost se snaží proměnit jaderné baterie ve skutečnost

Jednou z předních společností vyvíjejících tuto technologii je NDB, což je zkratka, která znamená „Nano Diamond Batteries“. Slovy generálního ředitele NDB Dr. Nimy Golsharifi, když byl rozhovor pro epizodu seriálu podcast Energy Cast: „Přeneseně řečeno, je to podobné jako u solárních panelů; rozdíl je v tom, že NDB vyrábí elektřinu pomocí záření z radioaktivních materiálů místo slunečního světla.

Diamantové baterie jsou také možným řešením dlouho zanedbávaných problémů kolem likvidace odpadu z jaderných štěpných elektráren. Po celém světě existuje obrovské množství tohoto vysoce nebezpečného materiálu a jeho skladování nebo likvidace je neuvěřitelně nákladná. Tento odpad je však také bohatý na energii a je to to, co pohání jaderné baterie, které NDB vyvíjí.

Jak říká Dr. Golsharifi: „Řešení NDB a účel naší společnosti je dobře využít tyto vedlejší produkty a vyřešit problémy s jaderným odpadem. na oplátku pomozte životnímu prostředí podporou jaderné energie, která je čistým zdrojem, a na oplátku podpoří společnost vytvořením jakési oběhové ekonomika."

Samozřejmě, můžete si položit logickou otázku zda jsou nebo nejsou tyto baterie bezpečné. Kolem všeho, co souvisí s jadernou energií, je stigma, což je potenciální překážka pro přijetí této technologie, ale Dr. Golsharifi věří, že tento strach lze překonat vzděláváním: „Málo lidí ví, že většina detektorů kouře obsahuje radioaktivní materiál; přesto je mají doma bez problémů.“

Radiace z jaderných baterií je bezpečně uzavřena v těchto nepatrných diamantech. „Máme uzamykací systém převodníku, který zabraňuje tomu, aby byl izotop hromadně zpřístupněn a použit pro jiné účely, než je zdroj energie NDB. Konkrétně to děláme iontovou implantací radioizotopů v nanoměřítku do naší struktury, což nám umožňuje splnit různé požadavky na bezpečnost spotřebitelů,“ vysvětluje Dr. Golsharifi.

Společnost NDB provedla rozsáhlý výzkum, aby zajistila, že jejich baterie jsou dostatečně bezpečné pro použití v produktech, jako jsou telefony a automobily. Baterie NDB v mnoha ohledech neprodukují emise ani škodlivé záření. Jaderné baterie složené z téměř nezničitelných diamantů jsou pravděpodobně bezpečnější než lithium-iontové baterie, o kterých je známo, že explodují a vzplanou.

Další relevantní otázkou je cena. Koneckonců, mluvíme o produktu, který je vyroben z diamantů i jaderných materiálů. Náklady však již klesají, z 2,4 milionu dolarů za kilogram až na 40 000 dolarů v roce 2018 (podle Dr. Golsharifi). NDB očekává, že s masovou výrobou bude cena ještě klesat, přičemž zpočátku bude dražší než lithium-iontové a postupem času bude klesat, aby nakonec mohla být konkurenceschopná za lithium-iontové.

I když jsou zpočátku dražší než tradiční baterie, nebyli byste ochotni připlatit u telefonu, který nemusíte nikdy dobíjet? Auto, které nikdy nepotřebuje tankovat? Zařízení, která nejen že nikdy nevyschnou, ale která svou šťávu prodávají zpět do sítě nebo snižují váš účet za elektřinu?

Nanodiamantové baterie se nikdy nemusí dobíjet, vydrží déle než zařízení, která by napájely, jsou bezpečné pro použití ve spotřebitelských produktech a pomohl by vyřešit odvěkou otázku, co dělat s naším jaderným zařízením odpad.

Jaderné gadgety přicházejí v roce 2023

Kdy tedy můžeme očekávat uvedení jaderných baterií na trh? NDB již provedla koncepční testy a má v úmyslu mít funkční produkt připravený do roku 2023. Arkenlight, další společnost zabývající se nanodiamantovými bateriemi, již provozuje nízkoenergetické jaderné baterie v monitorovacím zařízení ve vulkánu Stromboli a v britském nalezišti jaderného odpadu. Než se první nanodiamantové baterie dostanou do našich smartphonů, bude to v budoucnu o něco dále a pravděpodobně mnohem déle, než budou pohánět naše auta.

I když nakonec budeme čekat pět až 10 let, než se tato technologie stane běžnou, není vůbec čas na takový revoluční pokrok. Samozřejmě také stojí za to uznat, jak nepředvídatelná může být takováto špičková technologie. Nicméně vzhledem k tomu, že věda za tím je zdravá a že menší implementace těchto baterií již existují v terénu vidím dobrý důvod k optimismu, že jednoho dne brzy naše baterie vydrží déle než naše telefony, a nikdy se nemusí dobíjet.