De hecho, los japoneses han desarrollado baterías que pueden durar cientos de años. Se basan en diamantes sintéticos e isótopos radiactivos. Según los investigadores, estas baterías son adecuadas, por ejemplo, para equipos espaciales. Por supuesto, tienen desventajas, pero también muchas ventajas.
Los autores del proyecto son científicos e ingenieros del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS). Hasta donde se puede entender, los japoneses van a comercializar su invento, por lo que no desvelan todos los detalles del diseño de la batería. Pero, en general, para entender qué es lo que es posible.
¿Cuáles son estos elementos y por qué hay diamantes?
Según la fuente , la batería japonesa tiene tres celdas principales. Dos de ellos son radiactivos y el tercero es en realidad un diamante. Como se mencionó anteriormente, este mineral es artificial, por lo que el costo de todo el sistema no es exorbitante.
Los diamantes sintéticos se han utilizado en la industria durante muchas décadas. Se crean en condiciones de laboratorio, sus características son casi naturales, pero el costo es varias decenas de veces menor.
En cuanto a los elementos radiactivos, se trata de isótopos de carbono y níquel con una vida media larga. Para el carbono 14, es de 5700 años y para el níquel, de 63 a 100 años. La combinación de los dos isótopos permite una mayor duración de la batería.
Los diamantes sirven como electrodos. Los isótopos generan radiación beta, mientras que los diamantes generan corriente eléctrica. Para proteger el medio ambiente y las personas, el elemento se coloca en una carcasa metálica. El vidrio, los metales y el plexiglás no permiten el paso de la radiación beta, por lo que el aluminio ordinario es suficiente para que la batería sea completamente segura. Es del tipo de galvanoplastia beta.
Si los elementos se utilizan solo en la industria espacial, entonces no hay problema con su eliminación; de todos modos, los sistemas se envían al espacio y a otros planetas. Pero si usa baterías de diamantes en la Tierra, tendrá que desarrollar un proceso de reciclaje seguro y confiable.
Hay un prototipo, pero hay que mejorar algo
Como se mencionó anteriormente, esta batería tiene ventajas y desventajas. Los beneficios son sólidos.
Primero, los elementos radiactivos se pueden extraer de los desechos nucleares. El isótopo carbono-14 se utiliza en muchas industrias, ciencia y medicina. Por lo tanto, se utiliza para la datación por radioisótopos y el diagnóstico de ciertas enfermedades del tracto gastrointestinal.
Al mismo tiempo, la NPP se desperdicia con carbono-14 (y se acumula en las varillas de grafito de los reactores). Es costoso y difícil almacenar tales desechos, ya que requiere métodos de protección especiales. Por tanto, si se ponen en funcionamiento baterías de diamante, el problema de los residuos puede resolverse, al menos parcialmente.
En segundo lugar, son extremadamente duraderos, como se ha dicho más de una vez. Simplemente no tiene que preocuparse por el suministro de energía.
En tercer lugar, estos elementos son fiables. No hay nada especial para fallar allí, excepto quizás con estrés mecánico. “Pueden operar incluso a altas temperaturas y se pueden utilizar, en particular, en equipos y máquinas espaciales para la exploración de minerales”, dijo Satoshi Koizumi, coautor del proyecto de batería de diamantes y empleado de NIMS.
En cuarto lugar, el diseño de las baterías de diamantes es más simple que el diseño de los RTG alimentados con plutonio, que ahora se utilizan en naves espaciales.
PERO. Como siempre, hay una mosca en el ungüento en todo este barril de miel. A saber, la baja potencia de la batería. Hasta ahora, el prototipo produce solo 1 microvatio de potencia, por lo que para proporcionar energía a la nave espacial, se necesita una batería enorme o una modificación del elemento. Y es en esta dirección que actuarán los representantes del NIMS.
Las baterías de diamante como tendencia
En agosto, escribimos que la startup estadounidense Nano Diamond Battery presentó un prototipo de una batería beta-galvánica que puede durar miles de años. Y sí, también usan diamantes y carbono-14. Los estadounidenses también tienen un prototipo, además de que su elemento ya pasó varias etapas de prueba.
La batería estadounidense no es un secreto y científicos externos han estudiado el prototipo de la batería. La seguridad y eficacia de la batería beta galvánica ha sido confirmada en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore y el Laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge. Además, los competidores del prototipo de batería NDB demostraron una eficiencia del 15% en la producción de energía. Y en el desarrollo de una startup de California, gracias a una estructura de diamante sintético, que actúa como semiconductor y disipador de calor al mismo tiempo, la eficiencia alcanzó el 40%. El núcleo interno es "fonita" hasta 28.000 años, por lo que las baterías durarán mucho más que el equipo en el que están instaladas.
Nano Diamond Battery ofrece baterías beta galvánicas en una variedad de factores de forma, incluidas las conocidas AA, AAA, 18650, CR2032 y otras. En teoría, pueden funcionar junto con las baterías de iones de litio que se encuentran en la mayoría de los dispositivos modernos. Durante el funcionamiento, la batería "diamante" transferirá el exceso de electricidad a la batería de litio.
En general, parece que los elementos de diamantes son la nueva tendencia. Si es posible aumentar su potencia, las baterías se pueden usar no solo en la industria espacial, sino también en la Tierra. Por supuesto, teniendo en cuenta la seguridad, después de todo, si la carcasa de metal está dañada y la radiación beta afectará a los objetos que rodean el elemento.
No obstante, los estadounidenses siguen siendo optimistas. “Imagina un iPhone. Nuestro diseño cargaría completamente su batería desde cero cinco veces por hora. Imagina esto. Imagine un mundo en el que no tenga que cargar la batería durante el día. Ahora imagina una semana, un mes ... ¿Qué tal décadas? Esto es lo que podemos hacer con nuestra tecnología ", dijo el empleado de inicio Neil Niker sobre el desarrollo de NDB.
