Kuinka ydinjätteet ja timantit voivat säästää älypuhelinten akkuja

Tieteiskirjallisuudesta on tullut todellisuutta, kun meillä on taskuissamme puhelimia, jotka toimivat kuin pienet tietokoneet. Silti tekniikan kehittyessä meitä jarruttaa tekniikan takana oleva virtalähde, mikä rajoittaa näiden laitteiden tarjoamia etuja. Siitä hetkestä lähtien, kun käynnistämme laitteen, kello tikittää kun akku heikkenee ja kapasiteetti heikkenee. Päivittäin on vaivalloista varmistaa, että akku on ladattu ja käyttövalmis, ja me kaikki unohdamme kytkeä sen yön yli aika ajoin.

Minulle sisällöntuottajana ja kameroiden kanssa droneja, tabletteja, mikrofonit ja muut laitteet ladattuna, voi olla melkoista työtä varmistaa, että kaikki elektroniikkani toimivat, kun tarvitsen niitä. Vielä pahempaa on, että monissa puhelimissa ja muissa mobiililaitteissa akun vaihtaminen on vaikeaa tai suorastaan ​​mahdotonta. Mutta ratkaisu on näköpiirissä. Eräänä päivänä pian saapuu akkuvallankumous, jossa käytetään epätodennäköistä ydinjätteen ja timanttien yhdistelmää.

Miksi nykyajan puhelimen akut ovat ongelma

Akut aiheuttavat monia ongelmia elektroniikkamme elinkaaren alusta loppuun. Litiumin ja muiden tällä hetkellä käyttämiemme akkujen komponenttien louhinta on likaista, tuhoisaa liiketoimintaa – kuten myös näiden harvinaisten materiaalien jalostaminen. Kysynnän kasvaessa nämä vaikutukset vaikuttavat yhä useammin luonnonvaraisiin maisemiin, joilla on mahdollisesti tuhoisia seurauksia.

Kun akkumme kuolevat, ne ja laitteet, joita ne käyttävät, saavat virran usein päätyvät mätänemään kaatopaikoille. Joskus elektroniikkajätteemme kuljetetaan ulkomaille, missä se sitten taitaattomasti säästetään tai poltetaan ja päätyy ilmaan ja veteen. Vain pieni osa käytöstä poistetusta elektroniikastamme kierrätetään vastuullisesti. Jos akut eivät kuluisi niin nopeasti, tällaista jätettä voitaisiin vähentää dramaattisesti.

Kuinka ydinteknologia voisi olla ratkaisumme

of kaikkea lupaavaa uutta akkutekniikkaa Nykyään työstetään, jännittävintä on ydinakut. Sellaiset akut eivät vain kestäisi kymmeniä, satoja tai jopa tuhansia vuosia, vaan ne myös tuottaisivat omaa tehoaan säteilystä. Lähitulevaisuudessa akkumme eivät välttämättä vain kestä puhelimia kauemmin ja saattavat ylittää oman käyttöiämme moninkertaisesti, mutta niitä ei koskaan tarvitsisi ladata.

Ikään kuin ydinakkujen käsite ei voisi kuulostaa hullummalta, ne, jotka saattavat jonakin päivänä löytää tiensä puhelimiimme ja autoihimme, olisi itse asiassa tehty keinotekoisista nanotimanteista. Näiden nanotimanttiakkujen takana olevan tieteen kutsuminen monimutkaiseksi on vähättelyä. Pohjimmiltaan, mahdollisimman yksinkertaisin termein, radioaktiiviset elementit uutetaan ydinjätteestä ja päällystetään timantteihin käyttämällä kemiallista höyrypinnoitusta. Timantti toimii sitten muuntimena, joka muuttaa säteilyn sähköksi.

Pitkän käyttöiän ja itselatautumiskyvyn lisäksi ydinakut mullistavat älypuhelinten suunnittelun. He tekisivät latausportit tarpeettomia, joten puhelimet voitaisiin täysin vesitiivistää ja tehdä paljon kovempaa kuin koskaan ennen. On myös mahdollista, että keinotekoisten timanttien tuotannon halpeneessa puhelimemme voivat pian olla timanttipäällysteisiä ja siten käytännössä tuhoutumattomia.

Puhelinten lisäksi nämä ydinakut voivat mahdollisesti antaa virtaa kaikille käyttämimmme elektronisille laitteille. Älykelloista ja nappikuulokkeista autoihin, droneihin ja jopa robotteihin. Kun alat miettiä sitä, huomaat, että nanotimanttiparistot voivat muuttaa monia teknologiamme näkökohtia, joita nykyisen, syvästi viallisen akkumme rajoitukset estävät design.

Yritys yrittää tehdä ydinakuista todellisuutta

Yksi johtavista tätä teknologiaa kehittävistä yrityksistä on NDB, lyhenne sanoista "Nano Diamond Batteries". NDB: n toimitusjohtajan tohtori Nima Golsharifin sanoin, kun häntä haastateltiin jaksoa varten Energy Cast podcast: "Metaforisesti puhuen se muistuttaa aurinkopaneeleja; ero on siinä, että NDB tuottaa sähköä käyttämällä radioaktiivisten materiaalien säteilyä auringonvalon sijaan.

Timanttiakut ovat myös mahdollinen ratkaisu pitkään laiminlyötyihin ongelmiin, jotka liittyvät ydinfissiovoimaloiden jätteiden loppusijoitukseen. Tätä erittäin vaarallista materiaalia on valtavia määriä kaikkialla maailmassa, ja sen varastointi tai hävittäminen on uskomattoman kallista. Tämä jäte on kuitenkin myös runsaasti energiaa, ja se toimii NDB: n kehittämien ydinakkujen voimana.

Kuten tohtori Golsharifi sanoo: "NDB-ratkaisut ja yrityksemme tarkoitus on hyödyntää näitä sivutuotteita ja ratkaista ydinjäteongelmat, ja puolestaan ​​auttaa ympäristöä edistämällä ydinenergiaa, joka on puhdas lähde, ja puolestaan ​​tukemalla yhteiskuntaa luomalla eräänlaisen kiertokirjeen talous."

Tietenkin looginen kysymys, jonka saatat kysyä, on ovatko nämä akut turvallisia vai eivät. Kaikessa ydinvoimaan liittyvässä on leimautumista, mikä on mahdollinen este tämän tekniikan käyttöönotolle, mutta Dr. Golsharifi uskoo, että tämä pelko voidaan voittaa koulutuksella: "Monet ihmiset eivät tiedä, että useimmat savuilmaisimet sisältävät radioaktiivisia materiaalia; Silti heillä on niitä kotona ilman ongelmia."

Ydinakkujen säteily on turvallisesti lukittu noihin pieniin timantteihin. "Meillä on anturin lukitusjärjestelmä, joka estää isotoopin pääsyn irtotavarana ja sen käytön muihin tarkoituksiin kuin NDB: n virtalähteeseen. Teemme tämän nimenomaan nanomittakaavan ioni-istutuksella radioisotooppeja rakenteeseen, ja tämä mahdollistaa useiden kuluttajien turvallisuusvaatimusten täyttämisen”, kertoo tohtori Golsharifi.

NDB on tehnyt laajan tutkimuksen varmistaakseen, että niiden akut ovat riittävän turvallisia käytettäväksi tuotteissa, kuten puhelimissa ja autoissa. NDB-akut eivät monella tapaa tuota päästöjä tai haitallista säteilyä. Lähes tuhoutumattomista timanteista koostuvat ydinakut ovat luultavasti turvallisempia kuin litiumioniakut, joiden tiedetään räjähtävän ja syttyvän tuleen.

Toinen tärkeä kysymys on hinta. Loppujen lopuksi puhumme tuotteesta, joka on valmistettu sekä timanteista että ydinmateriaaleista. Kustannukset ovat kuitenkin jo laskemassa 2,4 miljoonasta dollarista kilolta aina 40 000 dollariin vuonna 2018 (tohtori Golsharifin mukaan). NDB odottaa hinnan laskevan edelleen massatuotannon myötä, joka alkaa olla litiumionia kalliimpaa ja laskee ajan myötä, ja lopulta litiumionilla hinnoitellaan kilpailukykyisesti.

Vaikka ne olisivat aluksi kalliimpia kuin perinteiset akut, etkö olisi valmis maksamaan ylimääräistä puhelimeen, jota ei tarvitse koskaan ladata? Auto, jota ei koskaan tarvitse tankata? Laitteet, jotka eivät vain koskaan tyhjene, vaan myyvät mehunsa takaisin verkkoon tai pienentävät kotisi sähkölaskua?

Nanotimanttiakkuja ei tarvitse koskaan ladata uudelleen, ne kestävät pidempään kuin ne laitteet, jotka niillä olisivat, ovat turvallisia käytettäväksi kulutustuotteissa, ja se auttaisi käsittelemään ikivanhaa kysymystä siitä, mitä tehdä ydinvoimallamme jätettä.

Ydinvoimalaitteet tulossa vuonna 2023

Joten milloin voimme odottaa ydinakkujen tulevan markkinoille? NDB on jo suorittanut konseptitestejä ja aikoo saada toimivan tuotteen valmiiksi vuoteen 2023 mennessä. Arkenlight, toinen nanotimanttiakkuyhtiö, jolla on jo pienitehoisia ydinakkuja toiminnassa Strombolin tulivuoren ja Yhdistyneen kuningaskunnan ydinjäteaseman valvontalaitteissa. Tulevaisuudessa kestää hieman kauemmin, ennen kuin ensimmäiset nanotimanttiakut pääsevät älypuhelimiimme, ja luultavasti paljon kauemmin, ennen kuin ne antavat virtaa autoillemme.

Vaikka päädymme odottamaan viidestä kymmeneen vuotta tämän tekniikan yleistymistä, se ei ole ollenkaan aika tällaiselle vallankumoukselliselle edistykselle. Tietenkin on myös syytä tunnustaa, kuinka arvaamatonta tämänkaltainen huipputeknologia voi olla. Ottaen kuitenkin huomioon, että sen taustalla oleva tiede on vankka ja että näiden akkujen pienet toteutukset ovat jo olemassa kentällä näen hyvän syyn olla optimistinen, että jonain päivänä akkumme kestävät pidempään kuin meidän puhelimet, eikä sitä tarvitse koskaan ladata.