在人類的科技發(fā)展之路上，電池無疑是一個重要的發(fā)明，有了電池，我們就可以將電能儲存起來，進而在很大程度上擺脫傳統(tǒng)電力供應方式的束縛。不過隨著我們對電池需求的日益增長，傳統(tǒng)電池技術(shù)的局限性也逐漸顯現(xiàn)出來，而要改變這種情況，我們就需要更加先進的電池技術(shù)。
正因為如此，科學家們也一直在致力于相關(guān)方面的研究，近日一個好消息傳來，我國首款碳-14核電池研制成功，這款電池被命名為“燭龍一號”，由無錫貝塔醫(yī)藥科技有限公司與西北師范大學聯(lián)合研制，理論上可持續(xù)供電上千年。
簡單來講，碳-14是碳元素的一種同位素，其原子核包含6個質(zhì)子和8個中子，并因此具有放射性，通常情況下，它們會自發(fā)地發(fā)生β衰變，而碳-14核電池，則可以利用一系列特殊的半導體材料，通過技術(shù)手將碳-14衰變過程中釋放出的能量轉(zhuǎn)換為電能。
與傳統(tǒng)電池技術(shù)相比，碳-14核電池的最大優(yōu)勢在于其超長的續(xù)航能力，要知道碳-14的半衰期約為5730年，所以從理論上來講，這種電池可以在上千年的時間跨度里，提供持續(xù)穩(wěn)定的電能。
根據(jù)研究人員的介紹，“燭龍一號”是世界上首款基于碳化硅半導體材料的碳-14核電池，由于這種材料具有很高的熱穩(wěn)定性和電導性，因此“燭龍一號”的溫度適應范圍很大，可以適應從-100℃到200℃的溫度環(huán)境。
另一方面來講，碳-14作為一種放射性同位素，其能量釋放速率相對較低，傳統(tǒng)的核電池往往無法在較小的體積內(nèi)提供足夠的能量輸出。為了提高效率，研究團隊通過創(chuàng)新的技術(shù)手段大幅提升了碳-14源的比活度，這意味著每單位質(zhì)量的碳-14能夠釋放出更多的能量，從而提高了電池的輸出效率。
此外，經(jīng)過多年的技術(shù)攻關(guān)，研究團隊成功地使“燭龍一號”的能量轉(zhuǎn)換效率突破了8%，同時將其能量密度提升到了2200mWh/g，使其可以比其他同類電池更加小巧，且供電能力更加強大。
（↑圖片來自無錫發(fā)布）
測試結(jié)果表明，“燭龍一號”的短路電流為282nA，開路電壓為2.1V，最大輸出功率為433nW，盡管這些數(shù)據(jù)在大功率應用場景中看似不高，但對于許多低功耗的設備而言，這已經(jīng)足夠支持其穩(wěn)定運行。
在實際應用中，研究團隊將“燭龍一號”接入了核電池儲能模組，成功驅(qū)動藍牙射頻芯片發(fā)射信號并穩(wěn)定接收，而搭載“燭龍一號”電池的LED燈，也已經(jīng)持續(xù)工作了將近四個月，累計完成超過35000次脈沖閃爍，這充分驗證了其可靠性和耐用性。
研究人員認為，“燭龍一號”的技術(shù)在未來有著非常廣闊的應用前景，例如在醫(yī)療領(lǐng)域，腦機接口和心臟起搏器等植入式設備能夠獲得穩(wěn)定且永久的電源支持，從而大幅降低相關(guān)風險和維護難度，而其具有的高能量密度和耐用性，則能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中萬億級傳感器網(wǎng)絡的長期運行需求，為分布式智能系統(tǒng)提供持續(xù)可靠的電力保障。
除此之外，由于“燭龍一號”在極端環(huán)境下也能穩(wěn)定工作，因此無論是在深海、極地，還是在月球和火星等外星環(huán)境中，它都能作為無需維護的供電解決方案，為探測任務提供堅實的能源后盾，而在宇宙深空探測領(lǐng)域，其持久穩(wěn)定的電能輸出也有望為探測器提供長期電力支持。
就目前的情況來看，研究團隊將在后續(xù)的研究中，把工作重點聚焦于降低碳-14核電池的生產(chǎn)成本，并進一步縮小其體積，以拓展其在相關(guān)應用領(lǐng)域中的應用范圍。
研究人員表示，一切順利的話，在今年年底或明年年初，升級版的“燭龍二號”就將問世，該版本將大幅縮小其尺寸，預計僅為硬幣大小，這將為其在更加緊湊的應用場景中提供更多的可能。不得不說，這實在是令人期待，你覺得呢？
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