Hogyan takaríthatják meg a nukleáris hulladékok és a gyémántok az okostelefonok akkumulátorait?

A sci-fi valósággá vált, mivel olyan telefonokat hordunk, amelyek kis számítógépként működnek a zsebünkben. Mégis a technológia fejlődésével visszatart minket a technológia mögött meghúzódó áramforrás, ami korlátozza az eszközök által képviselt előnyöket. Attól a pillanattól kezdve, hogy bekapcsolunk egy készüléket, ketyeg az óra mivel az akkumulátor lemerül és elveszti a kapacitását. Napi szinten gondot okoz annak biztosítása, hogy az akkumulátor fel legyen töltve és készen álljon a használatra, és időnként mindannyian elfelejtjük bedugni egy éjszakára.

Nekem, mint tartalomkészítőnek és kamerásnak, drónok, tabletek, mikrofonok és egyéb eszközök feltöltött állapotban tartása, elég nagy feladat lehet annak biztosítása, hogy minden elektronikám megfelelően működjön, amikor szükségem van rájuk. Tovább rontja a helyzetet, hogy sok telefonban és más mobileszközön nehéz vagy teljesen lehetetlen az akkumulátor cseréje. De a megoldás a láthatáron. Egy napon hamarosan megérkezik az akkumulátor-forradalom, amely a nukleáris hulladék és a gyémánt valószínűtlen kombinációját használja fel.

Miért jelentenek problémát a mai telefon akkumulátorok?

Elektronikai cikkeink életciklusának kezdetétől a végéig az akkumulátorok sok problémát vetnek fel. A lítium és az általunk jelenleg használt akkumulátorok egyéb alkatrészeinek bányászata piszkos, pusztító üzlet – akárcsak e ritka anyagok finomítása. A kereslet növekedésével ezek a hatások egyre több vadon élő tájat érintenek majd, és katasztrofális következményekkel járhatnak.

Amint az akkumulátoraink lemerülnek, azok és az általuk használt eszközök gyakran áram alá kerülnek hulladéklerakókban rothadnak el. Előfordul, hogy elektronikai hulladékainkat külföldre szállítják, ahol szakszerűtlenül megmentik vagy elégetik, és a levegőbe és a vízbe kerül. Kiselejtezett elektronikai cikkeinknek csak egy kis százalékát hasznosítjuk újra, felelősségteljesen. Ha az akkumulátorok nem romlanak le olyan gyorsan, az ilyen hulladékot drámaian csökkenteni lehetne.

Hogyan lehet a nukleáris technológia a megoldásunk?

Nak,-nek az összes ígéretes új akkumulátor technológia ma dolgoznak, a legizgalmasabbak az atomelemek. Az ilyen akkumulátorok nem csupán több tucat, száz vagy akár több ezer évig is kitartanának, hanem saját energiájukat is termelnék a sugárzásból. A nem is olyan távoli jövőben az akkumulátoraink nemcsak a telefonjainkat, és akár sokszorosan meghaladhatják saját élettartamunkat, de soha nem is kell majd újratölteni.

Mintha az atomelemek fogalma nem is hangozhatna őrültebben, azok, amelyek egy napon esetleg bekerülhetnek telefonjainkba és autóinkba, valójában mesterséges nanogyémántokból készülnének. A nanogyémánt akkumulátorok mögött rejlő tudományt komplexnek nevezni alábecsülés. Lényegében a lehető legegyszerűbb kifejezésekkel a radioaktív elemeket a nukleáris hulladékból vonják ki, és kémiai gőzleválasztással gyémántba zárják. A gyémánt ezután átalakítóként működik, hogy a sugárzást elektromossággá alakítsa.

A hosszú élettartam és az öntöltő képesség mellett a nukleáris akkumulátorok forradalmasítanák az okostelefonok tervezését. Megcsinálnák töltőportok szükségtelen, így a telefonokat teljesen vízállóvá lehet tenni, és sokkal keményebbé lehet tenni, mint valaha. Az is elképzelhető, hogy a mesterséges gyémántok előállítása olcsóbbá válik, hogy telefonjaink hamarosan gyémántbevonatot kapnak, és így gyakorlatilag elpusztíthatatlanok.

A telefonokon kívül ezek az atomelemek potenciálisan minden ma használt elektronikus eszközt táplálhatnak. Az okosóráktól és fülhallgatóktól az autókig, drónokig és még robotokig. Ha elkezdesz gondolkodni rajta, rájössz, hogy a nanogyémánt akkumulátorok sokakat megváltoztathatnak technológiánk olyan aspektusait, amelyeket a jelenlegi, mélyen hibás akkumulátorunk korlátai hátráltatnak tervezés.

A cég megpróbálja megvalósítani az atomelemeket

Az egyik vezető e technológiát fejlesztő cég az NDB, a „Nano Diamond Batteries” rövidítése. Dr. Nima Golsharifi, az NDB vezérigazgatója szavaival élve, amikor interjút készítettek vele egy epizódhoz Energy Cast podcast: „Ha metaforikusan beszélünk, ez hasonló a napelemekhez; a különbség az, hogy az NDB a napfény helyett a radioaktív anyagok sugárzásával termel villamos energiát.

A gyémánt akkumulátorok megoldást jelenthetnek az atommaghasadásos erőművekből származó hulladékok ártalmatlanításával kapcsolatos, régóta elhanyagolt problémákra is. Óriási mennyiségben létezik ebből a rendkívül veszélyes anyagból a világon, és tárolása vagy ártalmatlanítása hihetetlenül költséges. Ez a hulladék azonban energiában is gazdag, és ez adja az NDB által kifejlesztett nukleáris akkumulátorokat.

Ahogy Dr. Golsharifi fogalmaz: „Az NDB-megoldások és cégünk célja az, hogy ezeket a melléktermékeket megfelelően hasznosítsuk és megoldjuk a nukleáris hulladékkal kapcsolatos problémákat, és viszont segíti a környezetet az atomenergia népszerűsítésével, amely tiszta forrás, és egyfajta körlevél létrehozásával támogatja a társadalmat gazdaság."

Természetesen egy logikus kérdés, amit feltehetsz hogy ezek az akkumulátorok biztonságosak-e vagy sem. A nukleáris energiával kapcsolatos bármiféle megbélyegzés van, ami potenciális akadályt jelent e technológia elfogadása előtt, de Dr. Golsharifi úgy véli, hogy ez a félelem legyőzhető oktatással: „Kevesen tudják, hogy a legtöbb füstérzékelő radioaktív anyagot tartalmaz anyag; ennek ellenére gond nélkül megvannak otthon.”

A nukleáris akkumulátorok sugárzása biztonságosan el van zárva azokban az apró gyémántokban. „Van egy jelátalakító reteszelő rendszerünk, amely megakadályozza, hogy az izotóphoz tömegesen hozzáférjenek, és az NDB áramforrásától eltérő célokra használják fel. Ezt kifejezetten a szerkezetünkön belüli radioizotópok nanoméretű ionbeültetésével tesszük, és ez lehetővé teszi számunkra, hogy megfeleljünk a különféle fogyasztói biztonsági követelményeknek” – magyarázza Dr. Golsharifi.

Az NDB kiterjedt kutatásokat végzett annak biztosítására, hogy akkumulátoraik elég biztonságosak legyenek a telefonokban és autókban való használathoz. Az NDB akkumulátorok sok szempontból nem bocsátanak ki kibocsátást vagy káros sugárzást. A szinte elpusztíthatatlan gyémántokból álló nukleáris akkumulátorok valószínűleg biztonságosabbak, mint a lítium-ion akkumulátorok, amelyekről ismert, hogy felrobbannak és meggyulladnak.

Egy másik fontos kérdés a költségek. Végül is olyan termékről beszélünk, amely gyémántból és nukleáris anyagokból is készül. A költségek azonban már most csökkennek, a kilogrammonkénti 2,4 millió dollárról egészen 40 000 dollárra 2018-ban (Dr. Golsharifi szerint). Az NDB arra számít, hogy az ár tovább csökken a tömegtermeléssel, amely kezdetben drágább lesz, mint a lítium-ion, és idővel csökken, és végül a lítium-ion ára versenyképes lesz.

Még ha kezdetben drágábbak is, mint a hagyományos akkumulátorok, nem lenne hajlandó külön fizetni egy telefonhoz soha nem kell újratölteni? Egy autó, amit soha nem kell tankolni? Olyan eszközök, amelyek nem csak, hogy soha nem fogynak ki, de visszaadják a levét a hálózatnak, vagy csökkentik az otthoni áramszámlát?

A nanogyémánt akkumulátorokat soha nem kell újratölteni, tovább tartanak, mint az általuk táplált eszközök, biztonságosak fogyasztási cikkekben való felhasználásra, és segítene megoldani azt az ősi kérdést, hogy mit kezdjünk atomenergiával Pazarlás.

A nukleáris eszközök 2023-ban jönnek

Mikorra számíthatunk tehát az atomelemek piacra kerülésére? Az NDB már elvégezte a koncepciótesztek bizonyítását, és 2023-ra egy működő termékkel készül. Arkenlight, egy másik nanogyémánt akkumulátorokat gyártó cég, már alacsony teljesítményű nukleáris akkumulátorokkal működik a Stromboli vulkán és az Egyesült Királyság nukleáris hulladéklerakódásának megfigyelő berendezéseiben. Kicsit messzebbre lesz még a jövőben, amíg az első nanogyémánt akkumulátorok bekerülnek az okostelefonjainkba, és valószínűleg sokkal tovább tart, amíg az autóinkat is táplálják.

Még ha végül öt-tíz évet várunk is arra, hogy ez a technológia általánossá váljon, ez egyáltalán nem időszerű egy ilyen forradalmi előrelépésre. Természetesen azt is érdemes tudomásul venni, hogy mennyire kiszámíthatatlan tud lenni az ehhez hasonló vérszegény technológia. Tekintettel azonban arra, hogy a mögöttes tudomány megalapozott, és ezeknek az akkumulátoroknak a kisebb megvalósításai már megvannak kint a terepen jó okot látok arra, hogy bizakodó legyek, hogy egy nap az akkumulátoraink tovább bírják, mint a miénk telefonok, és soha nem kell újratölteni.