Ako môžu jadrový odpad a diamanty zachrániť batérie smartfónov

Sci-fi sa stala realitou, keď nosíme vo vreckách telefóny, ktoré fungujú ako malé počítače. Napriek tomu, že technológia napreduje, brzdí nás zdroj energie za technológiou, čo obmedzuje výhody, ktoré tieto zariadenia predstavujú. Od chvíle, keď zapneme zariadenie, hodiny tikajú ako sa batéria degraduje a stráca kapacitu. Každodenné uistenie sa, že je batéria nabitá a pripravená na použitie, je problém a z času na čas ju všetci zabudneme zapojiť cez noc.

Pre mňa, ako tvorcu obsahu a s kamerami, drony, tablety, mikrofóny a ďalšie zariadenia, aby som sa udržal nabitý, môže byť celkom fuška zabezpečiť, aby všetka moja elektronika fungovala, keď ju potrebujem. Aby toho nebolo málo, v mnohých telefónoch a iných mobilných zariadeniach je výmena batérie náročná alebo priam nemožná. Riešenie je však na obzore. Jedného dňa čoskoro príde revolúcia batérií využívajúca nepravdepodobnú kombináciu jadrového odpadu a diamantov.

Prečo sú dnešné batérie v telefónoch problémom

Od začiatku až do konca životného cyklu našej elektroniky predstavujú batérie veľa problémov. Ťažba lítia a iných komponentov batérií, ktoré v súčasnosti používame, je špinavá a deštruktívna záležitosť – rovnako ako zušľachťovanie týchto vzácnych materiálov. S rastúcim dopytom budú tieto vplyvy postihovať čoraz viac našej divokej krajiny s potenciálne katastrofálnymi následkami.

Akonáhle sa naše batérie vybijú, oni a zariadenia, ktoré napájajú, úplne často skončia hniť na skládkach. Niekedy sa náš elektronický odpad prepraví do zámoria, kde sa potom neodborne zachráni alebo spáli a skončí vo vzduchu a vo vode. Len malé percento našej vyradenej elektroniky sa skutočne, zodpovedne, recykluje. Keby sa batérie nedegradovali tak rýchlo, takýto odpad by sa mohol dramaticky znížiť.

Ako by jadrová technológia mohla byť naším riešením

z všetky sľubné nové technológie batérií na ktorých sa dnes pracuje, najvzrušujúcejšie musia byť jadrové batérie. Nielenže by takéto batérie potenciálne vydržali desiatky, stovky alebo dokonca tisíce rokov, ale tiež by si generovali vlastnú energiu zo žiarenia. V nie tak vzdialenej budúcnosti naše batérie nielenže prežijú životnosť našich telefónov a možno mnohonásobne prekročia našu vlastnú životnosť, ale nikdy by sa nemuseli nabíjať.

Ako keby koncept jadrových batérií bláznivejšie to už nemôže znieť, tie, ktoré by si jedného dňa mohli nájsť cestu do našich telefónov a áut, by boli v skutočnosti vyrobené z umelých nanodiamantov. Nazvať vedu stojacu za týmito nanodiamantovými batériami komplexom je slabé slovo. V podstate, čo možno najjednoduchšie, rádioaktívne prvky sú extrahované z jadrového odpadu a uzavreté v diamantoch pomocou chemického nanášania pár. Diamant potom funguje ako prevodník na transformáciu žiarenia na elektrinu.

Okrem dlhej životnosti a schopnosti samonabíjania by jadrové batérie spôsobili revolúciu v dizajne smartfónov. Urobili by nabíjacie porty zbytočné, takže telefóny mohli byť plne vodotesné a vyrobené oveľa odolnejšie ako kedykoľvek predtým. Je tiež možné, že keďže výroba umelých diamantov je lacnejšia, naše telefóny môžu byť čoskoro potiahnuté diamantom, a teda prakticky nezničiteľné.

Okrem telefónov by tieto jadrové batérie mohli potenciálne napájať každé elektronické zariadenie, ktoré dnes používame. Od inteligentných hodiniek a slúchadiel až po autá, drony a dokonca aj roboty. Keď o tom začnete premýšľať, uvedomíte si, že nanodiamantové batérie majú potenciál zmeniť mnohé aspekty našej technológie, ktoré sú brzdené obmedzeniami našej súčasnej, hlboko chybnej batérie dizajn.

Spoločnosť sa snaží premeniť jadrové batérie na realitu

Jednou z popredných spoločností vyvíjajúcich túto technológiu je NDB, čo je skratka pre „Nano Diamond Batteries“. Podľa slov generálneho riaditeľa NDB Dr. Nima Golsharifiho, keď bol rozhovor pre epizódu seriálu podcast Energy Cast: „Prenesene povedané, je to podobné ako solárne panely; rozdiel je v tom, že NDB vyrába elektrinu pomocou žiarenia z rádioaktívnych materiálov namiesto slnečného žiarenia.

Diamantové batérie sú tiež možným riešením dlho zanedbávaných otázok okolo likvidácie odpadu z jadrových elektrární. Po celom svete existuje obrovské množstvo tohto vysoko nebezpečného materiálu a jeho skladovanie alebo likvidácia je neuveriteľne nákladná. Tento odpad je však tiež bohatý na energiu a to je to, čo poháňa jadrové batérie, ktoré NDB vyvíja.

Ako hovorí Dr. Golsharifi: „Riešenia NDB a účelom našej spoločnosti je dobre využiť tieto vedľajšie produkty a vyriešiť problémy s jadrovým odpadom. na druhej strane pomôžte životnému prostrediu podporou jadrovej energie, ktorá je čistým zdrojom, a na druhej strane podporte spoločnosť vytvorením akéhosi obežníka ekonomika.”

Samozrejme, môžete si položiť logickú otázku či sú alebo nie sú tieto batérie bezpečné. Existuje stigma okolo všetkého, čo súvisí s jadrovou energiou, čo je potenciálna prekážka prijatia tejto technológie, ale Dr. Golsharifi verí, že tento strach možno prekonať vzdelávaním: „Nie veľa ľudí vie, že väčšina detektorov dymu obsahuje rádioaktívne materiál; Napriek tomu ich majú doma bez problémov.“

Žiarenie z jadrových batérií je bezpečne uzamknuté v týchto nepatrných diamantoch. „Máme uzamykací systém prevodníka, ktorý zabraňuje tomu, aby sa k izotopu pristupovalo vo veľkom a aby sa používal na iné účely, ako je zdroj energie NDB. Konkrétne to robíme implantáciou rádioizotopov rádioizotopov v nanometrovej mierke do našej štruktúry, čo nám umožňuje splniť rôzne požiadavky na bezpečnosť spotrebiteľov,“ vysvetľuje Dr. Golsharifi.

NDB vykonala rozsiahly výskum, aby zabezpečila, že ich batérie sú dostatočne bezpečné na použitie v produktoch, ako sú telefóny a autá. Batérie NDB v mnohých ohľadoch neprodukujú emisie ani škodlivé žiarenie. Jadrové batérie zložené z takmer nezničiteľných diamantov sú pravdepodobne bezpečnejšie ako lítium-iónové batérie, o ktorých je známe, že explodujú a vznietia sa.

Ďalšou relevantnou otázkou sú náklady. Koniec koncov, hovoríme o produkte, ktorý je vyrobený z diamantov aj jadrových materiálov. Náklady však už klesajú, z 2,4 milióna dolárov za kilogram až na 40 000 dolárov v roku 2018 (podľa Dr. Golsharifi). NDB očakáva, že s hromadnou výrobou bude cena ešte klesať, pričom začína byť drahšia ako lítium-iónová a časom bude klesať, aby nakoniec bola konkurencieschopná za lítium-iónovú.

Aj keď sú na začiatku drahšie ako tradičné batérie, neboli by ste ochotní zaplatiť navyše pre telefón, ktorý nikdy nebudete musieť nabíjať? Auto, do ktorého nikdy netreba tankovať? Zariadenia, ktoré nielenže nikdy nevyschnú, ale ktoré predávajú svoju šťavu späť do siete alebo znižujú váš domáci účet za elektrinu?

Nanodiamantové batérie sa nikdy nemusia nabíjať, vydržia dlhšie ako zariadenia, ktoré by napájali, sú bezpečné na použitie v spotrebných produktoch a pomohol by vyriešiť odvekú otázku, čo robiť s našou jadrovou energiou mrhať.

Jadrové prístroje prichádzajúce v roku 2023

Kedy teda môžeme očakávať uvedenie jadrových batérií na trh? NDB už vykonala dôkaz o koncepčných testoch a má v úmysle pripraviť funkčný produkt do roku 2023. Arkenlight, ďalšia spoločnosť zaoberajúca sa nanodiamantovými batériami, už prevádzkuje nízkoenergetické jadrové batérie v monitorovacom zariadení v sopke Stromboli a na skládke jadrového odpadu v Spojenom kráľovstve. Bude to o niečo ďalej v budúcnosti, kým sa prvé nanodiamantové batérie dostanú do našich smartfónov, a pravdepodobne oveľa dlhšie, kým budú poháňať naše autá.

Aj keby sme nakoniec čakali päť až desať rokov, kým sa táto technológia stane bežnou, na takýto revolučný pokrok vôbec nie je čas. Samozrejme, stojí za to uznať, aká nepredvídateľná môže byť taká prevratná technológia. Avšak vzhľadom na to, že veda za tým je správna a že menšie implementácie týchto batérií už existujú v teréne vidím dobrý dôvod na optimizmus, že jedného dňa čoskoro naše batérie vydržia dlhšie ako naše telefóny, a nikdy sa nemusí dobíjať.