射线电池
射线电池(又称贝塔辐射伏特效应电池)是一种使用半导体P-N结从放射源所释放贝塔粒子(电子)直接产生电流的核电池。氢的同位素氚是射线电池常用的放射源。贝塔粒子穿过半导体时电离轨迹上会产生电子-空穴对;射线电池使用电子-空穴对产生电流;射线电池与放射性同位素热电机不同,同位素热电偶使用放射源产生的热量发电;射线电池不通过热转换产生电流。[1]
历史
编辑贝塔辐射伏特效应电池发明于二十世纪七十年代。[3]七十年代的一些心脏起搏器使用钷作为放射源,[4]钷放射电池随后被锂离子电池取代。[1]
早期半导体材料将贝塔衰变转换成电流的效率低,早期放射电池因此需要能量更高、造价更高、危险的同位素放射源。截至2019年[update],新半导体材料可使用放射性较低的氚作为放射源。[5][1]
提案
编辑射线电池主要用于位置偏远、长期无法更换电池的设备,如需要十到二十年供电的航天器。1973年有人提出在心脏起搏器等长期医疗植入设备使用放射电池。
2018年俄罗斯科学家设计一种在两层10微米金刚石中夹住一层2毫米镍-63的放射电池;该设计的输出功率约1微瓦,功率密度为10 微瓦/立方厘米,能量密度为3.3千瓦时/千克;镍-63半衰期为100年。[6][7][8]
缺点
编辑放射性材料會衰變,当发射时,它慢慢地在降低活性。因此,随着时间的推移,射线电池设备将提供更少的功率。
参见
编辑参考
编辑- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Katherine Bourzac. A 25-Year Battery: Long-lived nuclear batteries powered by hydrogen isotopes are in testing for military applications. Technology Review. MIT. 2009-11-17. (原始内容存档于2012-01-19).
- ^ NASA Glenn Research Center, Alpha- and Beta-voltaics 互联网档案馆的存檔,存档日期2011-10-18. (accessed Oct. 4, 2011)
- ^ Review and Preview of Nuclear Battery Technology. large.stanford.edu. [2018-09-30]. (原始内容存档于2022-02-23).
- ^ Olsen, L.C. Betavoltaic energy conversion. Energy Conversion (Elsevier Ltd.). December 1973, 13 (4): 117–124, IN1, 125–127. doi:10.1016/0013-7480(73)90010-7.
- ^ Maximenko, Sergey I.; Moore, Jim E.; Affouda, Chaffra A.; Jenkins, Phillip P. Optimal Semiconductors for 3H and 63Ni Betavoltaics. Scientific Reports. December 2019, 9 (1): 10892. Bibcode:2019NatSR...910892M. ISSN 2045-2322. PMC 6659775 . PMID 31350532. doi:10.1038/s41598-019-47371-6.
- ^ Bormashov, V.S.; Troschiev, S.Yu.; Tarelkin, S.A.; Volkov, A.P.; Teteruk, D.V.; Golovanov, A.V.; Kuznetsov, M.S.; Kornilov, N.V.; Terentiev, S.A.; Blank, V.D. High power density nuclear battery prototype based on diamond Schottky diodes. Diamond and Related Materials. April 2018, 84: 41–47. Bibcode:2018DRM....84...41B. doi:10.1016/j.diamond.2018.03.006 .
- ^ Prototype nuclear battery packs 10 times more power. Moscow Institute of Physics and Technology. [2020-09-01]. (原始内容存档于2020-10-27) (英语).
- ^ Irving, Michael. Russian scientists pack more power into nuclear battery prototype. newatlas.com. June 3, 2018 [2018-06-14]. (原始内容存档于2023-05-29).
- ^ O’Connor, Andrew; Manuel, Michele V.; Shaw, Harry. An extended-temperature, volumetric source model for betavoltaic power generation. Transactions of the American Nuclear Society. November 2019, 121: 542–545. PMC 8269951 . PMID 34248155. doi:10.13182/T30591.
外部链接
编辑- University of Rochester news release (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- City Labs (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Widetronix (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- Armando Antoniazzi. The Dawn of Nuclear Batteries. Blog.kinectrics.com. [2012-08-22]. (原始内容存档于2012-03-21).
- Commercially-available NanoTritium battery can power microelectronics for 20+ years. Gizmag.com. 2012-08-16 [2012-08-22].