Wie Atommüll und Diamanten Smartphone-Akkus retten können

Science-Fiction ist Realität geworden, da wir Telefone in unseren Taschen tragen, die wie kleine Computer funktionieren. Doch selbst wenn die Technologie voranschreitet, werden wir durch die Energiequelle hinter der Technologie zurückgehalten, was die Vorteile dieser Geräte einschränkt. Sobald wir ein Gerät einschalten, tickt die Uhr da der Akku schwächer wird und an Kapazität verliert. Es ist mühsam, täglich dafür zu sorgen, dass der Akku aufgeladen und betriebsbereit ist, und wir alle vergessen hin und wieder, ihn über Nacht anzuschließen.

Für mich als Content-Ersteller und mit Kameras Drohnen, TabletsWenn ich z. B. Mikrofone und andere Geräte brauche, um sie aufzuladen, kann es ziemlich mühsam sein, dafür zu sorgen, dass alle meine elektronischen Geräte funktionieren, wenn ich sie brauche. Erschwerend kommt hinzu, dass bei vielen Telefonen und anderen Mobilgeräten der Austausch des Akkus schwierig oder sogar unmöglich ist. Aber eine Lösung zeichnet sich ab. Eines Tages wird es eine Batterierevolution geben, bei der eine unwahrscheinliche Kombination aus Atommüll und Diamanten zum Einsatz kommt.

Warum die heutigen Telefonbatterien ein Problem darstellen

Vom Anfang bis zum Ende des Lebenszyklus unserer Elektronik stellen Batterien viele Probleme dar. Der Abbau von Lithium und anderen Bestandteilen der von uns derzeit verwendeten Batterien ist ein schmutziges, zerstörerisches Geschäft – ebenso wie die Veredelung dieser seltenen Materialien. Mit steigender Nachfrage werden diese Auswirkungen immer mehr unserer wilden Landschaften beeinträchtigen und möglicherweise katastrophale Folgen haben.

Sobald unsere Batterien leer sind, erschöpfen sie und die Geräte, die sie allzu oft mit Strom versorgen verrotten schließlich auf Mülldeponien. Manchmal wird unser Elektroschrott ins Ausland verschifft, wo er dann unsachgemäß geborgen oder verbrannt wird und in der Luft und im Wasser landet. Nur ein kleiner Prozentsatz unserer ausrangierten Elektronikgeräte wird tatsächlich verantwortungsvoll recycelt. Wenn Batterien nur nicht so schnell abbauen würden, könnte dieser Abfall drastisch reduziert werden.

Wie Nukleartechnologie unsere Lösung sein könnte

Von all die vielversprechende neue Batterietechnologie An dem derzeit gearbeitet wird, dürften Atombatterien am spannendsten sein. Solche Batterien würden nicht nur möglicherweise Dutzende, Hunderte oder sogar Tausende von Jahren halten, sondern sie würden auch ihren eigenen Strom aus Strahlung erzeugen. In nicht allzu ferner Zukunft könnten unsere Akkus nicht nur länger halten als unsere Telefone und möglicherweise sogar unsere eigene Lebensdauer um ein Vielfaches überschreiten, sondern sie müssten auch nie wieder aufgeladen werden.

Als ob das Konzept der Atombatterien Verrückter könnte es nicht klingen: Diejenigen, die eines Tages ihren Weg in unsere Telefone und Autos finden könnten, würden tatsächlich aus künstlichen Nanodiamanten bestehen. Die Wissenschaft hinter diesen Nanodiamantbatterien als komplex zu bezeichnen, ist eine Untertreibung. Im Wesentlichen werden, vereinfacht gesagt, radioaktive Elemente aus Atommüll gewonnen und durch chemische Gasphasenabscheidung in Diamanten eingeschlossen. Der Diamant fungiert dann als Wandler, um die Strahlung in Elektrizität umzuwandeln.

Neben Langlebigkeit und Selbstladefähigkeit würden Atombatterien das Smartphone-Design revolutionieren. Sie würden es schaffen Ladeanschlüsse unnötig, sodass Telefone vollständig wasserdicht und viel robuster als je zuvor gemacht werden konnten. Da die Herstellung künstlicher Diamanten immer billiger wird, ist es auch denkbar, dass unsere Telefone bald mit Diamanten beschichtet und damit praktisch unzerstörbar sind.

Über Telefone hinaus könnten diese Atombatterien möglicherweise jedes elektronische Gerät, das wir heute verwenden, mit Strom versorgen. Von Smartwatches und Ohrhörern bis hin zu Autos, Drohnen und sogar Robotern. Wenn man erst einmal darüber nachdenkt, wird einem klar, dass Nanodiamantbatterien das Potenzial haben, viele zu verändern Aspekte unserer Technologie, die durch die Einschränkungen unserer aktuellen, äußerst fehlerhaften Batterie beeinträchtigt werden Design.

Das Unternehmen versucht, Atombatterien Wirklichkeit werden zu lassen

Eines der führenden Unternehmen, das diese Technologie entwickelt, ist NDB, ein Akronym, das für „Nano Diamond Batteries“ steht. Mit den Worten von NDB-CEO Dr. Nima Golsharifi in einem Interview für eine Episode von Energy Cast-Podcast: „Metaphorisch gesprochen ähnelt es Sonnenkollektoren; Der Unterschied besteht darin, dass NDB Strom mithilfe der Strahlung radioaktiver Materialien anstelle des Sonnenlichts erzeugt.“

Diamantbatterien sind auch eine mögliche Lösung für die lange vernachlässigte Problematik der Entsorgung von Abfällen aus Kernspaltungskraftwerken. Überall auf der Welt gibt es enorme Mengen dieses hochgefährlichen Stoffes, und seine Lagerung oder Entsorgung ist unglaublich teuer. Dieser Abfall ist jedoch auch reich an Energie und treibt die Atombatterien an, die NDB entwickelt.

Wie Dr. Golsharifi es ausdrückt: „NDB Solutions und der Zweck unseres Unternehmens besteht darin, diese Nebenprodukte sinnvoll zu nutzen und die Probleme mit dem Atommüll zu lösen Dies wiederum hilft der Umwelt, indem es die Kernenergie fördert, die eine saubere Quelle ist, und unterstützt wiederum die Gesellschaft, indem es eine Art Kreislauf schafft Wirtschaft."

Eine logische Frage, die Sie sich stellen könnten, ist natürlich: ob diese Batterien sicher sind oder nicht. Alles, was mit Kernenergie zu tun hat, ist stigmatisiert, was ein potenzielles Hindernis für die Einführung dieser Technologie darstellt, aber Dr. Golsharifi glaubt, dass diese Angst durch Aufklärung überwunden werden kann: „Nicht viele Menschen wissen, dass die meisten Rauchmelder radioaktive Stoffe enthalten Material; Trotzdem haben sie sie problemlos zu Hause.“

Die Strahlung von Atombatterien ist in diesen winzigen Diamanten sicher eingeschlossen. „Wir verfügen über ein Wandlerverriegelungssystem, das verhindert, dass auf das Isotop in großen Mengen zugegriffen wird und es für andere Zwecke als die Stromquelle der NDB verwendet wird. Wir erreichen dies insbesondere durch die nanoskalige Ionenimplantation von Radioisotopen innerhalb unserer Struktur und können so verschiedene Verbrauchersicherheitsanforderungen erfüllen“, erklärt Dr. Golsharifi.

NDB hat umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um sicherzustellen, dass ihre Batterien sicher genug sind, um in Produkten wie Telefonen und Autos verwendet zu werden. NDB-Batterien erzeugen in vielerlei Hinsicht keine Emissionen oder schädliche Strahlung. Atombatterien aus nahezu unzerstörbaren Diamanten sind wahrscheinlich sicherer als Lithium-Ionen-Batterien, von denen bekannt ist, dass sie explodieren und Feuer fangen.

Eine weitere relevante Frage sind die Kosten. Schließlich handelt es sich um ein Produkt, das sowohl aus Diamanten als auch aus Kernmaterialien besteht. Allerdings sinken die Kosten bereits von 2,4 Millionen US-Dollar pro Kilogramm auf 40.000 US-Dollar im Jahr 2018 (laut Dr. Golsharifi). NDB geht davon aus, dass der Preis mit der Massenproduktion noch weiter sinken wird, zunächst teurer als Lithium-Ionen, mit der Zeit sinkend, um schließlich preislich mit Lithium-Ionen konkurrenzfähig zu sein.

Selbst wenn sie anfangs teurer sind als herkömmliche Batterien, wären Sie nicht bereit, mehr zu zahlen? Für ein Telefon muss man nie aufladen? Ein Auto, das nie aufgetankt werden muss? Geräte, die nicht nur nie leer laufen, sondern auch ihren Strom an das Stromnetz zurückgeben oder die Stromrechnung zu Hause senken?

Nanodiamant-Batterien müssen nie aufgeladen werden, halten länger als die Geräte, die sie mit Strom versorgen würden, und sind sicher für den Einsatz in Verbraucherprodukten und würde dazu beitragen, die uralte Frage zu beantworten, was mit unserer Atomkraft geschehen soll Abfall.

Nukleare Geräte kommen im Jahr 2023

Wann können wir also damit rechnen, dass Atombatterien auf den Markt kommen? NDB hat bereits Proof-of-Concept-Tests durchgeführt und beabsichtigt, bis 2023 ein funktionsfähiges Produkt bereitzustellen. Arkenlight, ein weiteres Unternehmen für Nanodiamantbatterien, hat bereits Atombatterien mit geringem Stromverbrauch in Überwachungsgeräten im Vulkan Stromboli und in einer britischen Atommülldeponie im Einsatz. Bis es die ersten Nanodiamant-Batterien in unsere Smartphones schaffen, wird es noch etwas weiter dauern, und wahrscheinlich noch viel länger, bis sie unsere Autos antreiben.

Selbst wenn wir am Ende fünf bis zehn Jahre warten müssen, bis diese Technologie alltäglich wird, ist das überhaupt keine Zeit für einen derart revolutionären Fortschritt. Natürlich muss man sich auch darüber im Klaren sein, wie unvorhersehbar hochmoderne Technologien wie diese sein können. Allerdings ist die wissenschaftliche Grundlage fundiert und es gibt bereits kleinere Implementierungen dieser Batterien Draußen auf dem Feld sehe ich einen guten Grund, optimistisch zu sein, dass unsere Batterien eines Tages bald länger halten werden als unsere Telefone, und muss nie wieder aufgeladen werden.