Orang Jepang sebenarnya telah mengembangkan baterai yang bisa bertahan hingga ratusan tahun. Mereka didasarkan pada berlian sintetis dan isotop radioaktif. Menurut para peneliti, baterai semacam itu cocok, misalnya untuk peralatan luar angkasa. Mereka, tentu saja, memiliki kekurangan, tetapi ada banyak keuntungannya juga.
Penulis proyek ini adalah ilmuwan dan insinyur dari National Institute of Material Science (NIMS). Sejauh yang dapat dipahami, orang Jepang akan mengkomersialkan penemuan mereka, jadi mereka tidak mengungkapkan semua detail desain baterai. Tapi, secara umum, untuk memahami apa yang mungkin.
Apa elemen-elemen ini dan mengapa ada berlian?
Menurut sumber tersebut , baterai Jepang memiliki tiga sel utama. Dua di antaranya adalah radioaktif, dan yang ketiga sebenarnya adalah berlian. Seperti yang disebutkan di atas, mineral ini adalah buatan, sehingga biaya seluruh sistem tidak selangit.
Berlian sintetis telah digunakan di industri selama beberapa dekade. Mereka dibuat dalam kondisi laboratorium, karakteristiknya mendekati alami, tetapi biayanya beberapa puluh kali lebih rendah.
Adapun unsur radioaktif, ini adalah isotop karbon dan nikel dengan waktu paruh yang lama. Untuk karbon-14, 5700 tahun, dan untuk nikel, 63-100 tahun. Kombinasi kedua isotop tersebut memungkinkan masa pakai baterai lebih lama.
Berlian berfungsi sebagai elektroda. Isotop menghasilkan radiasi beta, sedangkan berlian menghasilkan arus listrik. Untuk melindungi lingkungan dan manusia, elemen ditempatkan dalam cangkang logam. Kaca, logam, kaca plexiglass tidak memungkinkan radiasi beta melewatinya, jadi aluminium biasa cukup untuk membuat baterai benar-benar aman. Ini adalah tipe elektroplating beta.
Jika elemen hanya digunakan di industri luar angkasa, maka tidak ada masalah dengan pembuangannya - semua sama, sistem dikirim ke luar angkasa dan ke planet lain. Tetapi jika Anda menggunakan baterai berlian di Bumi, Anda harus mengembangkan proses daur ulang yang aman dan andal.
Ada prototipe, tetapi ada sesuatu yang perlu ditingkatkan
Seperti disebutkan di atas, baterai ini memiliki kelebihan dan kekurangan. Manfaatnya padat.
Pertama, unsur radioaktif dapat diambil dari limbah nuklir. Isotop karbon-14 digunakan di banyak industri, sains, dan kedokteran. Jadi, ini digunakan untuk penanggalan radioisotop dan diagnosis penyakit tertentu pada saluran pencernaan.
Pada saat yang sama, PLTN terbuang dengan karbon-14 (dan terakumulasi pada batang grafit dari reaktor). Penyimpanan limbah semacam itu mahal dan sulit, karena memerlukan metode perlindungan khusus. Jadi jika baterai berlian dinyalakan, maka masalah pemborosan setidaknya dapat diselesaikan sebagian.
Kedua, mereka sangat tahan lama, seperti yang telah dikatakan lebih dari sekali. Anda tidak perlu khawatir tentang pasokan energi.
Ketiga, elemen semacam itu dapat diandalkan. Tidak ada yang istimewa untuk gagal di sana, kecuali mungkin dengan tekanan mekanis. “Mereka dapat beroperasi bahkan pada suhu tinggi, dan mereka dapat digunakan, khususnya, dalam peralatan luar angkasa dan mesin untuk eksplorasi mineral,” kata Satoshi Koizumi, salah satu penulis proyek baterai berlian dan seorang karyawan NIMS.
Keempat, desain baterai berlian lebih sederhana daripada desain RTG berbahan bakar plutonium, yang sekarang digunakan di pesawat luar angkasa.
TAPI. Seperti biasa, ada lalat di salep di seluruh tong madu ini. Yakni, daya baterai yang rendah. Sejauh ini, prototipe hanya menghasilkan tenaga 1 mikrowatt, jadi untuk menyediakan energi bagi pesawat ruang angkasa, diperlukan baterai yang sangat besar atau modifikasi elemen. Dan ke arah inilah perwakilan NIMS akan bertindak.
Baterai berlian sedang tren
Kembali pada bulan Agustus, kami menulis bahwa startup Amerika Nano Diamond Battery mempresentasikan prototipe baterai beta-galvanik yang dapat bertahan selama ribuan tahun. Dan ya, mereka juga menggunakan berlian dan karbon-14. Orang Amerika juga memiliki prototipe, ditambah elemen mereka telah melewati beberapa tahap pengujian.
Baterai Amerika bukanlah rahasia, dan ilmuwan pihak ketiga telah mempelajari prototipe baterai. Keamanan dan efektivitas baterai galvanik beta telah dikonfirmasi di Lawrence Livermore National Laboratory dan Cambridge University's Cavendish Laboratory. Selain itu, pesaing dari prototipe baterai NDB menunjukkan efisiensi 15% dalam produksi energi. Dan dalam perkembangan startup California, berkat struktur berlian sintetis, yang berfungsi sebagai semikonduktor dan heat sink pada saat bersamaan, efisiensinya mencapai 40%. Inti bagian dalam adalah "fonit" hingga 28.000 tahun, sehingga baterai akan bertahan lebih lama daripada peralatan tempat mereka dipasang.
Nano Diamond Battery menawarkan baterai galvanik beta dalam berbagai faktor bentuk, termasuk AA, AAA, 18650, CR2032, dan lainnya yang sudah dikenal. Secara teori, mereka dapat bekerja bersama dengan baterai lithium-ion yang ditemukan di sebagian besar perangkat modern. Selama pengoperasian, baterai "berlian" akan mentransfer kelebihan listrik ke baterai litium.
Secara umum, sepertinya elemen berlian sedang menjadi tren baru. Jika memungkinkan untuk meningkatkan daya mereka, maka baterai dapat digunakan tidak hanya di industri luar angkasa, tetapi juga di Bumi. Tentu saja, dengan memperhatikan keselamatan, - lagipula, jika cangkang logam rusak, dan radiasi beta akan memengaruhi objek yang mengelilingi elemen.
Meskipun demikian, orang Amerika tetap optimis. “Bayangkan sebuah iPhone. Desain kami akan mengisi penuh baterai Anda dari awal lima kali dalam satu jam. Bayangkan ini. Bayangkan sebuah dunia di mana Anda tidak perlu mengisi baterai sama sekali sepanjang hari. Sekarang bayangkan seminggu, sebulan ... Bagaimana dengan dekade? Inilah yang dapat kami lakukan dengan teknologi kami, "kata karyawan startup Neil Niker tentang pengembangan NDB.
