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jjybzxw 2025-07-18 07:35

IT之家 7 月 17 日消息,科技媒体 NeoWin 今天(7 月 17 日)发布博文,报道称韩国科学家研发名为钙钛矿贝塔伏打电池(PBC)的新型核电池,满电情况下,可以小型设备提供数十年乃至上百年的电力。

该项目由教授 Su-Il In 带领,来自韩国大邱庆北科学技术院(DGIST)的团队共同研发推进。

团队使用放射性碳-14(carbon-14,放射性碳的不稳定碳形式),结合钙钛矿材料,创造出新型混合电池,改进了能量转换,并具备长期稳定性。

这款核电池使用放射性碳-14 纳米颗粒和量子点(14CNP / CQD)作为电极,同时使用经过甲基铵氯化物(MACl)和氯化铯(CsCl)双氯添加剂处理的钙钛矿膜。

这些添加剂强化了钙钛矿的晶体结构,让其更加稳定并更善于传导电荷。与旧的设计相比,该团队记录了电子迁移率大约提高了 56000 倍,并在测试中实现了最长连续运行 9 小时。

电池的设计还在阳极和阴极中都使用了放射性碳,增加了贝塔辐射量并减少了距离造成的能量损失。这种方法帮助将能量转换效率从旧型号的 0.48% 提高到 2.86%。

尽管如此,该系统仅将一小部分放射性能量转化为电力,因此其输出仍低于标准的锂离子电池。In 教授建议改进贝塔发射体的形状和寻找更好的吸收器,以进一步提高功率输出。

In 教授表示:“我决定使用放射性碳同位素,因为它只产生贝塔(Beta)射线。”而贝塔射线无法穿透人类皮肤,且可以被铝等材料阻挡,因此这项技术被认为是生物安全的。

此外,碳-14 也是核反应堆的副产品,因此价格低廉、广泛可用且可回收。由于它分解速度非常慢,因此可以供电数百年甚至数千年。

IT之家附上参考地址


jjybzxw 2025-07-18 07:36
技术原理
贝塔衰变与能量释放
贝塔伏打电池的基础原理源于放射性同位素的贝塔衰变。某些放射性物质会进行贝塔衰变,在此过程中会释放出高速电子(贝塔粒子)。例如,常用的放射性同位素氚(³H),它在衰变时会释放出贝塔粒子并转变为氦 - 3(³He)。这些高速运动的贝塔粒子携带了一定的能量。

钙钛矿材料的作用
钙钛矿材料在电池中起到关键作用。当贝塔粒子撞击钙钛矿材料时,会使钙钛矿材料中的电子获得足够能量,从而从价带跃迁到导带,形成电子 - 空穴对。钙钛矿材料具有优异的光电特性,如高吸收系数、长载流子扩散长度等,这使得它能够高效地吸收贝塔粒子的能量并产生电荷载流子。

电荷收集与电流形成
电池内部设置了电极来收集产生的电子和空穴。电子通过外部电路流向正极,而空穴则向负极移动,这样就形成了电流,从而实现了将放射性物质衰变产生的能量转化为电能的过程。

应用前景
小型电子设备供电
对于一些需要长期稳定供电的小型电子设备,如植入式医疗设备(心脏起搏器、智能可穿戴医疗监测设备等),传统电池需要定期更换,这给患者带来不便甚至风险。而钙钛矿贝塔伏打电池能提供数十年乃至上百年的电力,可避免频繁更换电池的问题,大大提高了设备的使用便利性和可靠性。

深空探测与太空设备
在深空探测任务中,探测器面临着能源供应的巨大挑战。由于距离太阳遥远,太阳能电池的效率会大幅降低。钙钛矿贝塔伏打电池不受光照条件的限制,能够为深空探测器、卫星等太空设备提供持续稳定的电力,保障设备在复杂的太空环境中长时间运行。

物联网设备
随着物联网的快速发展,大量的传感器和小型设备需要分布式供电。这些设备分布广泛,难以频繁更换电池。钙钛矿贝塔伏打电池的长寿命特性使其非常适合为物联网设备供电,可减少维护成本和人力投入,促进物联网技术的更广泛应用。  

姜谷粉丝 2025-07-18 09:36
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