Как ядерные отходы и алмазы могут сэкономить батареи смартфонов

Научная фантастика стала реальностью, когда мы носим в карманах телефоны, которые действуют как маленькие компьютеры. Тем не менее, даже по мере развития технологий нас сдерживает источник энергии, лежащий в основе технологии, ограничивая преимущества, которые представляют эти устройства. С того момента, как мы включаем устройство, часы тикают поскольку аккумулятор деградирует и теряет емкость. Ежедневно проверять аккумулятор заряженным и готовым к работе — это хлопотно, и мы все время от времени забываем подключить его к сети на ночь.

Для меня, как создателя контента и камер, дроны, таблетки, микрофоны и другие устройства, которые нужно держать заряженными, может стать довольно сложной задачей, чтобы убедиться, что вся моя электроника работает, когда она мне нужна. Что еще хуже, во многих телефонах и других мобильных устройствах замена аккумулятора затруднена или совершенно невозможна. Но решение уже не за горами. Однажды вскоре произойдет аккумуляторная революция с использованием маловероятной комбинации ядерных отходов и алмазов.

Почему аккумуляторы современных телефонов представляют собой проблему

С начала и до конца жизненного цикла нашей электроники аккумуляторы создают множество проблем. Добыча лития и других компонентов батарей, которые мы сейчас используем, — грязный и разрушительный бизнес, как и переработка этих редких материалов. По мере роста спроса эти воздействия будут поражать все больше и больше наших диких ландшафтов с потенциально катастрофическими последствиями.

Когда наши батареи разряжаются, они и устройства, которые они питают, начинают постоянно питаться. в конечном итоге гнить на свалке. Иногда наши электронные отходы отправляют за границу, где они затем некомпетентно утилизируются или сжигаются и попадают в воздух и воду. Лишь небольшой процент нашей выброшенной электроники действительно ответственно перерабатывается. Если бы только батареи не разлагались так быстро, количество таких отходов можно было бы значительно сократить.

Как ядерные технологии могут стать нашим решением

Из все многообещающие новые аккумуляторные технологии над которым работают сегодня, наиболее интересным должны быть ядерные батареи. Такие батареи потенциально смогут прослужить не только десятки, сотни или даже тысячи лет, но они также будут генерировать собственную энергию за счет радиации. В не столь отдаленном будущем наши батареи, возможно, не только прослужат дольше наших телефонов и, возможно, во много раз превысят продолжительность нашей собственной жизни, но и никогда не будут нуждаться в перезарядке.

Будто концепция ядерных батарей Что может показаться безумнее, те, которые однажды могут попасть в наши телефоны и автомобили, на самом деле будут сделаны из искусственных наноалмазов. Назвать науку, лежащую в основе этих наноалмазных батарей, сложной, значит не сказать ничего. По сути, радиоактивные элементы извлекаются из ядерных отходов и заключаются в алмазы с помощью химического осаждения из паровой фазы. Затем алмаз действует как преобразователь, преобразующий излучение в электричество.

Помимо долговечности и возможности самозарядки, ядерные батареи произведут революцию в дизайне смартфонов. Они сделают порты зарядки В этом нет необходимости, поэтому телефоны можно будет сделать полностью водонепроницаемыми и сделать их намного прочнее, чем когда-либо прежде. Также вполне возможно, что, поскольку производство искусственных алмазов становится дешевле, наши телефоны вскоре могут иметь алмазное покрытие и, таким образом, стать практически неразрушимыми.

Помимо телефонов, эти ядерные батареи потенциально могут питать каждое электронное устройство, которое мы используем сегодня. От умных часов и наушников до автомобилей, дронов и даже роботов. Как только вы начнете думать об этом, вы поймете, что наноалмазные батареи могут изменить многие аспекты нашей технологии, которые сдерживаются ограничениями нашей нынешней, глубоко дефектной батареи дизайн.

Компания пытается сделать ядерные батареи реальностью

Одной из ведущих компаний, разрабатывающих эту технологию, является НБР, аббревиатура, обозначающая «Нано-алмазные батареи». По словам генерального директора НБР д-ра Нимы Голшарифи в интервью для одного из эпизодов Подкаст Energy Cast: «Мефорно говоря, это похоже на солнечные батареи; разница в том, что NDB генерирует электричество, используя излучение радиоактивных материалов вместо солнечного света».

Алмазные батареи также являются возможным решением давно забытых проблем, связанных с утилизацией отходов атомных электростанций. Во всем мире существуют огромные количества этого крайне опасного материала, а хранение или утилизация его обходятся невероятно дорого. Однако эти отходы также богаты энергией, и именно она питает ядерные батареи, которые разрабатывает NDB.

Как говорит доктор Голшарифи: «Решения NDB и цель нашей компании — эффективно использовать эти побочные продукты и решать проблемы ядерных отходов, а также в свою очередь, помочь окружающей среде, продвигая ядерную энергию, которая является чистым источником, и, в свою очередь, поддерживая общество, создавая своего рода замкнутый цикл. экономика».

Конечно, логичный вопрос, который вы могли бы задать: безопасны ли эти батареи или нет. Вокруг всего, что связано с ядерной энергетикой, существует стигма, которая является потенциальным препятствием на пути внедрения этой технологии, но доктор. Гольшарифи считает, что этот страх можно преодолеть с помощью образования: «Не многие знают, что большинство детекторов дыма содержат радиоактивные вещества. материал; тем не менее, они имеют их дома без каких-либо проблем».

Излучение ядерных батарей надежно заперто внутри этих крохотных алмазов. «У нас есть система блокировки преобразователя, которая предотвращает доступ к изотопу в больших количествах и его использование для целей, отличных от источника энергии NDB. Мы специально делаем это путем наноразмерной ионной имплантации радиоизотопов в нашу структуру, и это позволяет нам соответствовать различным требованиям безопасности потребителей», — объясняет доктор Голшарифи.

NDB провел обширные исследования, чтобы убедиться, что их батареи достаточно безопасны для использования в таких продуктах, как телефоны и автомобили. Во многих отношениях батареи NDB не производят вредных выбросов или вредного излучения. Ядерные батареи, состоящие из почти неразрушимых алмазов, вероятно, безопаснее, чем литий-ионные батареи, которые, как известно, взрываются и загораются.

Еще один актуальный вопрос – стоимость. Ведь речь идет о продукте, изготовленном как из алмазов, так и из ядерных материалов. Однако стоимость уже падает: с $2,4 млн за килограмм до $40 000 в 2018 году (по словам доктора Голшарифи). NDB ожидает, что цена снизится еще больше по мере массового производства: сначала она будет дороже, чем литий-ионная, а затем будет снижаться с течением времени, чтобы в конечном итоге стать конкурентоспособной по цене с литий-ионной.

Даже если изначально они будут дороже, чем традиционные батареи, разве вы не захотите доплатить? для телефона, который никогда не нужно заряжать? Автомобиль, который никогда не нужно заправлять? Устройства, которые не только никогда не разряжаются, но и продают свою энергию обратно в сеть или снижают счета за электроэнергию в доме?

Наноалмазные батареи никогда не требуют перезарядки, служат дольше, чем устройства, которые они питают, безопасны для использования в потребительских товарах и поможет решить извечный вопрос о том, что делать с нашими ядерными напрасно тратить.

Ядерные гаджеты появятся в 2023 году

Так когда же мы можем ожидать появления на рынке ядерных батарей? NDB уже провел концептуальные испытания и намерен подготовить работающий продукт к 2023 году. Аркенлайт, еще одна компания по производству наноалмазных батарей, уже использует ядерные батареи малой мощности в оборудовании для мониторинга вулкана Стромболи и на полигоне ядерных отходов в Великобритании. Пройдет немного дальше в будущем, прежде чем первые наноалмазные батареи попадут в наши смартфоны, и, вероятно, гораздо больше времени, прежде чем они будут питать наши автомобили.

Даже если нам придется ждать от пяти до десяти лет, пока эта технология станет обычным явлением, это совсем не время для такого революционного прогресса. Конечно, стоит также признать, насколько непредсказуемыми могут быть подобные новейшие технологии. Однако, учитывая, что за этим стоит наука, и что незначительные реализации этих батарей уже находясь в полевых условиях, я вижу вескую причину для оптимизма в том, что однажды наши батареи будут работать дольше, чем наши телефоны, и никогда не нужно перезаряжать.