Kako lahko jedrski odpadki in diamanti prihranijo baterije pametnih telefonov

Znanstvena fantastika je postala resničnost, saj v žepih nosimo telefone, ki delujejo kot majhni računalniki. Kljub temu, da tehnologija napreduje, nas zadržuje vir energije, ki stoji za tehnologijo, kar omejuje prednosti teh naprav. Od trenutka, ko vklopimo napravo, ura tiktaka ker se baterija poslabša in izgubi zmogljivost. Vsakodnevno je težko zagotoviti, da je baterija napolnjena in pripravljena za uporabo, in vsi jo občasno pozabimo priklopiti čez noč.

Zame, kot ustvarjalca vsebine in s kamerami, droni, tablete, mikrofoni in druge naprave, ki jih je treba polniti, lahko postane precejšnje opravilo zagotoviti, da vsa elektronika deluje, ko jo potrebujem. Da bi bile stvari še hujše, je v mnogih telefonih in drugih mobilnih napravah zamenjava baterije težka ali povsem nemogoča. Toda rešitev je na obzorju. Nekega dne bo prišlo do baterijske revolucije z malo verjetno kombinacijo jedrskih odpadkov in diamantov.

Zakaj so današnje baterije telefonov problem

Od začetka do konca življenjskega cikla naše elektronike predstavljajo baterije številne težave. Pridobivanje litija in drugih sestavnih delov baterij, ki jih trenutno uporabljamo, je umazan, uničujoč posel – kot je tudi prečiščevanje teh redkih materialov. Z naraščanjem povpraševanja bodo ti vplivi prizadeli vedno več naših divjih pokrajin s potencialno katastrofalnimi posledicami.

Ko se naše baterije izpraznijo, one in naprave, ki jih napajajo, pogosto na koncu gnijejo na odlagališčih. Včasih so naši elektronski odpadki poslani v tujino, kjer jih nato nestrokovno rešijo ali sežgejo in končajo v zraku in vodi. Le majhen odstotek naše zavržene elektronike se dejansko, odgovorno, reciklira. Če se le baterije ne bi tako hitro razgradile, bi se takšni odpadki lahko dramatično zmanjšali.

Kako bi lahko bila jedrska tehnologija naša rešitev

od vsa obetavna nova baterijska tehnologija danes delajo, najbolj vznemirljive pa so jedrske baterije. Ne le, da bi takšne baterije potencialno zdržale desetine, stotine ali celo tisoče let, ampak bi tudi proizvajale lastno energijo iz sevanja. V ne tako oddaljeni prihodnosti bodo naše baterije morda ne le trajale dlje od naših telefonov in morda večkrat presegle našo lastno življenjsko dobo, ampak jih nikoli ne bo treba ponovno polniti.

Kot da koncept jedrskih baterij ne bi moglo zveneti bolj noro, tisti, ki bi se lahko nekega dne znašli v naših telefonih in avtomobilih, bi bili dejansko narejeni iz umetnih nanodiamantov. Podcenjevati je znanost, ki stoji za temi nanodiamantnimi baterijami, zapleteno. V bistvu, najenostavneje povedano, se radioaktivni elementi ekstrahirajo iz jedrskih odpadkov in obdajo z diamanti z uporabo kemičnega naparjevanja. Diamant nato deluje kot pretvornik za pretvorbo sevanja v elektriko.

Poleg dolgoživosti in zmožnosti samopolnjenja bi jedrske baterije revolucionirale oblikovanje pametnih telefonov. Naredili bi priključki za polnjenje nepotreben, tako da bi lahko telefone popolnoma vodotesno zaščitili in naredili veliko bolj trpežne kot kadar koli prej. Prav tako je možno, da bodo naši telefoni kmalu prevlečeni z diamanti in tako praktično neuničljivi, saj bo proizvodnja umetnih diamantov cenejša.

Poleg telefonov bi lahko te jedrske baterije napajale vse elektronske naprave, ki jih danes uporabljamo. Od pametnih ur in ušesnih slušalk do avtomobilov, dronov in celo robotov. Ko začnete razmišljati o tem, ugotovite, da imajo nanodiamantne baterije potencial, da spremenijo marsikoga vidike naše tehnologije, ki jih zavirajo omejitve naše trenutne, globoko pokvarjene baterije oblikovanje.

Podjetje, ki poskuša uresničiti jedrske baterije

Eno vodilnih podjetij, ki razvija to tehnologijo, je NDB, akronim, ki pomeni "nano diamantne baterije". Po besedah ​​generalnega direktorja NDB dr. Nime Golsharifija, ko je bil intervjuvan za epizodo oddaje Podcast Energy Cast: »Če govorimo metaforično, je podobno sončnim kolektorjem; razlika je v tem, da NDB proizvaja elektriko z uporabo sevanja radioaktivnih materialov namesto sončne svetlobe.

Diamantne baterije so tudi možna rešitev za dolgo zanemarjena vprašanja v zvezi z odlaganjem odpadkov iz jedrskih fisijskih elektrarn. Ogromne količine tega zelo nevarnega materiala obstajajo po vsem svetu, njegovo skladiščenje ali odstranjevanje pa je neverjetno drago. Vendar so ti odpadki tudi bogati z energijo in to je tisto, kar poganja jedrske baterije, ki jih razvija NDB.

Kot pravi dr. Golsharifi: »Rešitve NDB in namen našega podjetja je dobro izkoristiti te stranske proizvode in rešiti težave z jedrskimi odpadki ter pomagati okolju s spodbujanjem jedrske energije, ki je čist vir, in podpirati družbo z ustvarjanjem nekakšne krožnice gospodarstvo.”

Seveda je logično vprašanje, ki bi si ga lahko zastavili ali so te baterije varne ali ne. Vse, kar je povezano z jedrsko energijo, je stigma, kar je potencialna ovira za sprejetje te tehnologije, vendar dr. Golsharifi meni, da je ta strah mogoče premagati z izobraževanjem: »Malo ljudi ve, da večina detektorjev dima vsebuje radioaktivne material; še vedno jih imajo doma brez problema.”

Sevanje jedrskih baterij je varno zaklenjeno v teh majhnih diamantih. »Imamo sistem za zaklepanje pretvornika, ki preprečuje dostop do izotopa v razsutem stanju in uporabo za druge namene kot vir energije NDB. To počnemo posebej z ionsko implantacijo radioizotopov na nanometru znotraj naše strukture, kar nam omogoča, da izpolnimo različne zahteve glede varnosti potrošnikov,« pojasnjuje dr. Golsharifi.

NDB je opravil obsežno raziskavo, da bi zagotovil, da so njihove baterije dovolj varne za uporabo v izdelkih, kot so telefoni in avtomobili. V mnogih pogledih baterije NDB ne proizvajajo emisij ali škodljivega sevanja. Jedrske baterije, sestavljene iz skoraj neuničljivih diamantov, so verjetno varnejše od litij-ionskih baterij, za katere je znano, da eksplodirajo in se vnamejo.

Drugo umestno vprašanje so stroški. Navsezadnje govorimo o izdelku, ki je izdelan iz diamantov in jedrskih materialov. Vendar pa stroški že padajo, od 2,4 milijona dolarjev na kilogram pa vse do 40.000 dolarjev leta 2018 (po dr. Golsharifiju). NDB pričakuje, da bo cena z množično proizvodnjo še dodatno padla, sprva bo dražja od litij-ionske in se bo sčasoma zniževala, da bo sčasoma dosegla konkurenčno ceno z litij-ionsko.

Tudi če so na začetku dražje od tradicionalnih baterij, ali ne bi bili pripravljeni doplačati za telefon, ki ga nikoli ni treba polniti? Avto, ki mu nikoli ni treba natočiti goriva? Naprave, ki ne samo, da se nikoli ne izpraznijo, ampak prodajo svoj sok nazaj v omrežje ali znižajo vaš račun za električno energijo?

Nanodiamantnih baterij ni treba nikoli polniti, zdržijo dlje kot naprave, ki bi jih napajale, so varne za uporabo v potrošniških izdelkih in bi pomagal pri soočanju s starim vprašanjem, kaj storiti z našo jedrsko energijo odpadki.

Jedrski pripomočki prihajajo leta 2023

Kdaj torej lahko pričakujemo, da bodo jedrske baterije prišle na trg? NDB je že opravil preizkuse koncepta in namerava imeti delujoč izdelek pripravljen do leta 2023. Arkenlight, drugo podjetje za nanodiamantne baterije, že uporablja jedrske baterije nizke moči v opremi za spremljanje vulkana Stromboli in odlagališča jedrskih odpadkov v Združenem kraljestvu. Še dlje v prihodnosti bo, preden bodo prve nanodiamantne baterije prišle v naše pametne telefone, in verjetno še veliko dlje, preden bodo poganjale naše avtomobile.

Tudi če bomo na koncu čakali pet do deset let, da bo ta tehnologija postala običajna, to sploh ni čas za tako revolucionaren napredek. Seveda je vredno tudi priznati, kako nepredvidljiva je lahko vrhunska tehnologija, kot je ta. Vendar glede na to, da je znanost za tem trdna in da manjše izvedbe teh baterij že obstajajo na terenu vidim dober razlog za optimizem, da bodo nekega dne naše baterije zdržale dlje kot naše telefoni, in ga ni treba nikoli ponovno napolniti.