Ядерные отходы, алмазы и как они могут революционизировать аккумуляторы для смартфонов

Научная фантастика стала реальностью, когда мы носим в карманах телефоны, которые действуют как маленькие компьютеры. Тем не менее, даже по мере развития технологий нас сдерживает источник энергии, стоящий за технологией, что ограничивает преимущества, которые представляют эти устройства. С того момента, как мы включаем устройство, часы тикают , поскольку батарея разряжается и теряет емкость . Ежедневно следить за тем, чтобы батарея была заряжена и готова к работе, — это хлопотно, и мы все время от времени забываем подключить ее на ночь.

Для меня, как для создателя контента, с камерами, дронами , планшетами , микрофонами и другими устройствами, которые нужно постоянно заряжать, обеспечение работоспособности всей моей электроники, когда она мне нужна, может стать рутинной работой. Что еще хуже, во многих телефонах и других мобильных устройствах замена батареи затруднена или совершенно невозможна. Но решение уже на горизонте. В один прекрасный день произойдет революция в области аккумуляторов с использованием маловероятной комбинации ядерных отходов и алмазов.

Почему аккумуляторы современных телефонов — это проблема

От начала до конца жизненного цикла нашей электроники батареи создают множество проблем. Добыча лития и других компонентов батарей, которые мы сейчас используем, является грязным и разрушительным делом, как и очистка этих редких материалов. По мере увеличения спроса эти воздействия будут затрагивать все больше и больше наших диких ландшафтов с потенциально катастрофическими последствиями.

Как только наши батареи умирают, они и устройства, которые они питают, часто заканчиваются гнить на свалках . Иногда наши электронные отходы отправляются за границу, где их затем неумело утилизируют или сжигают, и они попадают в воздух и воду. Только небольшой процент нашей выброшенной электроники на самом деле ответственно перерабатывается. Если бы только батареи не разлагались так быстро, таких отходов можно было бы значительно сократить.

Как ядерные технологии могут стать нашим решением

Из всех многообещающих новых аккумуляторных технологий , над которыми работают сегодня, самыми интересными должны быть ядерные батареи. Мало того, что такие батареи потенциально могли бы работать десятки, сотни или даже тысячи лет, они также могли бы генерировать собственную энергию за счет излучения. В не столь отдаленном будущем наши аккумуляторы могут не только прослужить дольше наших телефонов и, возможно, во много раз превысить нашу собственную продолжительность жизни, но и никогда не нуждаться в подзарядке.

Как будто концепция ядерных батарей не может звучать более безумно, те, которые однажды могут оказаться в наших телефонах и автомобилях, на самом деле будут сделаны из искусственных наноалмазов. Назвать науку, стоящую за этими наноалмазными батареями, сложной — это ничего не сказать. По сути, если говорить максимально простым языком, радиоактивные элементы извлекаются из ядерных отходов и заключаются в алмазы с помощью химического осаждения из паровой фазы. Затем алмаз действует как преобразователь для преобразования излучения в электричество.

Помимо долговечности и способности к самозарядке, ядерные батареи произведут революцию в дизайне смартфонов. Они сделали бы ненужными порты для зарядки , поэтому телефоны можно было бы сделать полностью водонепроницаемыми и сделать их намного прочнее, чем когда-либо прежде. Также возможно, поскольку искусственные бриллианты становятся дешевле в производстве, наши телефоны вскоре могут быть покрыты алмазами и, следовательно, практически не поддаются разрушению.

Помимо телефонов, эти ядерные батареи потенциально могут питать каждое электронное устройство, которое мы используем сегодня. От умных часов и наушников до автомобилей, дронов и даже роботов. Как только вы начинаете думать об этом, вы понимаете, что батареи с наноалмазами могут изменить многие аспекты нашей технологии, которые сдерживаются ограничениями нашей нынешней, глубоко ошибочной конструкции батареи.

Компания пытается сделать ядерные батареи реальностью

Одной из ведущих компаний, разрабатывающих эту технологию, является NDB , аббревиатура, расшифровывающаяся как «Nano Diamond Batteries». По словам генерального директора NDB доктора Нимы Голшарифи в интервью для эпизода подкаста Energy Cast : «Говоря метафорически, это похоже на солнечные панели; разница в том, что NDB вырабатывает электричество, используя излучение радиоактивных материалов вместо солнечного света».

Алмазные батареи также являются возможным решением давно игнорируемых проблем, связанных с утилизацией отходов атомных электростанций. Во всем мире существуют огромные количества этого крайне опасного материала, и его хранение или утилизация невероятно дороги. Однако эти отходы также богаты энергией, и это то, что питает ядерные батареи, которые разрабатывает NDB.

Как говорит д-р Голшарифи: «Решения NDB и цель нашей компании — эффективно использовать эти побочные продукты и решать проблемы с ядерными отходами, а также помогать окружающей среде, продвигая ядерную энергию, которая является чистым источником, и, в свою очередь, поддерживая общество, создавая своего рода экономику замкнутого цикла».

Конечно, у вас может возникнуть логичный вопрос : безопасны ли эти батареи ? Все, что связано с ядерной энергетикой, вызывает клеймо стигматизации, что является потенциальным препятствием для внедрения этой технологии, но доктор Голшарифи считает, что этот страх можно преодолеть с помощью образования: «Немногие люди знают, что большинство детекторов дыма содержат радиоактивный материал; тем не менее, они есть у них дома без каких-либо проблем».

Излучение ядерных батарей надежно заперто внутри этих крохотных бриллиантов. «У нас есть система блокировки преобразователя, которая предотвращает массовый доступ к изотопу и его использование в целях, отличных от источника питания NDB. Мы специально делаем это с помощью наноразмерной ионной имплантации радиоизотопов в нашу структуру, и это позволяет нам соответствовать различным требованиям безопасности потребителей», — объясняет д-р Голшарифи.

Компания NDB провела обширные исследования, чтобы убедиться, что их аккумуляторы достаточно безопасны для использования в таких продуктах, как телефоны и автомобили. Во многих отношениях батареи NDB не производят выбросов или вредного излучения. Ядерные батареи, состоящие из почти неразрушимых алмазов, вероятно, безопаснее, чем литий-ионные батареи, которые, как известно, взрываются и загораются.

Еще один актуальный вопрос – стоимость. В конце концов, мы говорим о продукте, который сделан как из алмазов, так и из ядерных материалов. Однако стоимость уже падает с 2,4 миллиона долларов за килограмм до 40 000 долларов в 2018 году (по словам доктора Голшарифи). NDB ожидает, что цена упадет еще больше с массовым производством, начиная с того, что она будет дороже, чем литий-ионная, и со временем будет снижаться, чтобы в конечном итоге стать конкурентоспособной по цене с литий-ионной.

Даже если изначально они дороже, чем традиционные аккумуляторы, неужели вы не готовы доплачивать за телефон, который вам никогда не понадобится подзаряжать ? Автомобиль, который никогда не нужно заправлять? Устройства, которые не только никогда не иссякают, но и продают свою энергию обратно в сеть или снижают ваш домашний счет за электроэнергию?

Наноалмазные батареи никогда не нужно перезаряжать, они служат дольше, чем устройства, которые они питают, безопасны для использования в потребительских товарах и помогут решить извечный вопрос о том, что делать с нашими ядерными отходами.

Ядерные гаджеты появятся в 2023 году

Итак, когда мы можем ожидать появления на рынке ядерных батарей? NDB уже провела проверку концепции и намерена подготовить работающий продукт к 2023 году. Arkenlight , еще одна компания, производящая наноалмазные батареи, уже использует маломощные ядерные батареи в оборудовании для наблюдения за вулканом Стромболи и на полигоне ядерных отходов в Великобритании. Пройдет немного больше времени, прежде чем первые наноалмазные батареи попадут в наши смартфоны, и, вероятно, намного больше, прежде чем они будут питать наши автомобили.

Даже если нам придется ждать от пяти до десяти лет, пока эта технология станет обычным явлением, это совсем не время для такого революционного продвижения. Конечно, также стоит признать, насколько непредсказуемой может быть передовая технология, подобная этой. Однако, учитывая, что это обосновано научными данными, и что незначительные реализации этих батарей уже находятся в полевых условиях, я вижу веские основания для оптимизма, что однажды наши батареи будут работать дольше, чем наши телефоны, и нам никогда не придется их перезаряжать . быть перезаряженным .