Як ядерні відходи та діаманти можуть зберегти акумулятори смартфонів

Наукова фантастика стала реальністю, оскільки ми носимо в кишенях телефони, які працюють як маленькі комп’ютери. Проте, навіть у міру розвитку технологій, нас стримує джерело живлення, що стоїть за технологією, обмежуючи переваги цих пристроїв. З моменту, коли ми вмикаємо пристрій, годинник цокає оскільки акумулятор розряджається та втрачає ємність. Щодня переконатися, що батарея заряджена та готова до роботи, – це клопітка, і час від часу всі ми забуваємо підключити її на ніч.

Для мене, як для творця контенту та з камерами, дрони, таблетки, мікрофони та інші пристрої, які потрібно підтримувати зарядженими, це може стати справжньою роботою, щоб переконатися, що вся моя електроніка працює, коли вона мені потрібна. Що ще гірше, у багатьох телефонах та інших мобільних пристроях замінити батарею складно або просто неможливо. Але рішення вже на горизонті. Одного дня незабаром відбудеться революція акумуляторів, використовуючи малоймовірне поєднання ядерних відходів і алмазів.

Чому сучасні акумулятори телефонів є проблемою

Від початку до кінця життєвого циклу нашої електроніки батареї створюють багато проблем. Видобуток літію та інших компонентів акумуляторів, які ми зараз використовуємо, є брудною, руйнівною справою, як і очищення цих рідкісних матеріалів. У міру зростання попиту ці наслідки вражатимуть все більше наших диких ландшафтів із потенційно катастрофічними наслідками.

Коли наші батареї розряджаються, вони та пристрої, які вони живлять, часто живляться гниють на звалищах. Іноді наше електронне сміття відправляється за кордон, де його потім некваліфіковано рятують або спалюють, а потім потрапляють у повітря та воду. Лише невеликий відсоток нашої викинутої електроніки фактично відповідально переробляється. Якби тільки батареї не псувалися так швидко, кількість відходів можна було б значно зменшити.

Як ядерні технології можуть стати нашим рішенням

з усі перспективні нові технології акумуляторів над якими сьогодні працюють, найбільш захоплюючими мають бути ядерні батареї. Такі батареї не тільки потенційно триватимуть десятки, сотні чи навіть тисячі років, але й генеруватимуть власну енергію за рахунок радіації. У недалекому майбутньому наші батареї можуть не тільки перевищити термін служби наших телефонів і, можливо, у багато разів перевищити наш власний термін служби, але їх ніколи не потрібно буде заряджати.

Неначе поняття ядерних батарей не може звучати більш божевільно, ті, які одного дня можуть знайти свій шлях до наших телефонів і автомобілів, насправді будуть зроблені зі штучних наноалмазів. Назвати науку, що стоїть за цими наноалмазними батареями, комплексною – нічого не сказати. По суті, кажучи найпростішими словами, радіоактивні елементи витягуються з ядерних відходів і поміщаються в алмази за допомогою хімічного осадження з парової фази. Потім алмаз діє як перетворювач, перетворюючи випромінювання в електрику.

На додаток до довговічності та здатності до самозарядки, ядерні батареї революціонізують дизайн смартфонів. Вони зробили б зарядні порти непотрібні, тому телефони можуть бути повністю водонепроникними та зроблені набагато міцнішими, ніж будь-коли раніше. Також можливо, оскільки виробництво штучних діамантів стане дешевшим, незабаром наші телефони можуть мати алмазне покриття, а отже, їх практично неможливо знищити.

Крім телефонів, ці ядерні батареї потенційно можуть живити всі електронні пристрої, якими ми користуємося сьогодні. Від розумних годинників і навушників до автомобілів, дронів і навіть роботів. Як тільки ви починаєте думати про це, ви розумієте, що наноалмазні батареї мають потенціал змінити багатьох аспекти нашої технології, які стримуються обмеженнями нашої поточної, глибоко дефектної батареї дизайн.

Компанія намагається зробити ядерні батареї реальністю

Однією з провідних компаній-розробників цієї технології є NDB, абревіатура, яка розшифровується як «Нано алмазні батареї». За словами генерального директора NDB доктора Німи Голшаріфі під час інтерв’ю для епізоду Подкаст Energy Cast: «Метафорично кажучи, це схоже на сонячні панелі; різниця в тому, що NDB генерує електроенергію, використовуючи випромінювання радіоактивних матеріалів замість сонячного світла».

Алмазні батареї також є можливим рішенням проблем, які довго нехтували пов’язаними з утилізацією відходів ядерних електростанцій. Величезна кількість цього надзвичайно небезпечного матеріалу існує по всьому світу, і його зберігання або утилізація є неймовірно дорогими. Однак ці відходи також багаті енергією, і саме вони живлять ядерні батареї, які розробляє NDB.

Як каже доктор Голшаріфі: «Рішення NDB і мета нашої компанії полягає в тому, щоб ефективно використовувати ці побічні продукти та вирішити проблеми ядерних відходів, і у свою чергу допомагати навколишньому середовищу, сприяючи використанню ядерної енергії, яка є чистим джерелом, і, у свою чергу, підтримувати суспільство, створюючи своєрідний циркуляр економіка».

Звичайно, логічне запитання, яке ви можете поставити чи безпечні ці батареї. Навколо всього, що пов’язано з ядерною енергетикою, існує клеймо, що є потенційною перешкодою для впровадження цієї технології, але доктор. Голшаріфі вважає, що цей страх можна подолати за допомогою навчання: «Небагато людей знають, що більшість детекторів диму містять радіоактивні речовини. матеріал; все одно вони є вдома без проблем».

Радіація від ядерних батарей надійно замкнена в цих мізерних діамантах. «У нас є система блокування перетворювача, яка запобігає масовому доступу до ізотопу та його використанню для цілей, відмінних від джерела живлення NDB. Ми спеціально робимо це за допомогою нанорозмірної іонної імплантації радіоізотопів у нашу структуру, і це дозволяє нам відповідати різноманітним вимогам безпеки споживачів», – пояснює д-р Голшаріфі.

Компанія NDB провела масштабні дослідження, щоб переконатися, що їхні батареї достатньо безпечні для використання в таких продуктах, як телефони та автомобілі. Багато в чому батареї NDB не створюють викидів або шкідливого випромінювання. Ядерні батареї, що складаються з майже незнищенних алмазів, ймовірно, безпечніші, ніж літій-іонні батареї, які, як відомо, вибухають і загоряються.

Ще одне актуальне питання – вартість. Зрештою, ми говоримо про продукт, який складається як з алмазів, так і з ядерних матеріалів. Однак вартість уже падає з 2,4 мільйона доларів за кілограм до 40 000 доларів у 2018 році (за словами доктора Голшаріфі). NDB очікує, що ціна ще більше впаде з масовим виробництвом, спочатку вона буде дорожчою, ніж літій-іонна, і з часом знизиться, щоб зрештою мати конкурентоспроможну ціну з літій-іонною.

Навіть якщо вони спочатку дорожчі за традиційні батареї, чи не готові ви платити додатково для телефону вам ніколи не потрібно підзаряджати? Автомобіль, який ніколи не потребує заправки? Пристрої, які не тільки ніколи не пересихають, але й продають свій сік назад у мережу або знижують ваш рахунок за електроенергію?

Наноалмазні батареї ніколи не потребують перезарядки, вони працюють довше, ніж пристрої, які вони живлять, безпечні для використання в споживчих товарах і допомогли б вирішити одвічне питання про те, що робити з нашою ядерною зброєю відходи.

Ядерні гаджети з’являться у 2023 році

Отже, коли ми можемо очікувати, що ядерні батареї вийдуть на ринок? NDB вже провела перевірочні випробування концепції та має намір підготувати робочий продукт до 2023 року. Arkenlight, ще одна компанія з виробництва наноалмазних батарей, уже використовує ядерні батареї малої потужності в обладнанні для моніторингу вулкана Стромболі та сховища ядерних відходів у Великобританії. Пройде трохи більше часу, перш ніж перші наноалмазні батареї потраплять у наші смартфони, і, ймовірно, набагато довше, перш ніж вони стануть живити наші автомобілі.

Навіть якщо ми чекатимемо п’ять-десять років, поки ця технологія стане поширеною, це зовсім не час для такого революційного прогресу. Звичайно, варто також визнати, наскільки непередбачуваною може бути така передова технологія. Однак, враховуючи, що наука за цим є надійною, і що незначні реалізації цих батарей уже є у полі, я бачу вагому причину для оптимізму, що незабаром наші батареї працюватимуть довше, ніж наші телефони, і ніколи не потрібно заряджати.