Comments 64
Самый важный вопрос - это экологичность, и вред для здоровья таких источников питания. В истории полно примеров, когда необдуманное использование новых технологий - приводило к человеческим жертвам
63Ni является источником мягкого бета-излучения со средней энергией 17 кэВ и максимальной энергией 67 кэВ Бета-распад, период полураспада 100 лет, дочерний изотоп стабильный 63Cu. Получают облучением нейтронами в ядерном реакторе стабильного изотопа 62Ni.
Получил распространение как источник электронов для ионизации захватом электрона Например, в аналитической химии для методов, основанных на подвижности ионов в газе и жидкости (Ион-мобильная спектрометрия детекторы электронного захвата в газовой хроматографии).
Также известны работы по созданию изотопного источника электроэнергии на основе этого изотопа.
Природная медь представляет собой смесь двух стабильных изотопов:
63Cu (изотопная распространённость 69,1 %)
65Cu (изотопная распространённость 30,9 %).
Кстати, давно используют тритий в часах/брелоках для подсветки. Он тоже является источником бета-излучения, которое и заставляет светиться люминофор.
Ну а энергия излучения такая, что её остановят даже несколько сантиметров воздуха, не говоря уж о более плотных веществах.
Ну а энергия излучения такая, что её остановят даже несколько сантиметров воздуха, не говоря уж о более плотных веществах.
До тех пор, пока не попадёт в организм. Тогда останавливать излучение будут клетки, а вот это уже и опасно.
Там в тексте сказано, что за пределы корпуса излучение не выходит
От детей тогда стоит держать подальше такие батарейки
Точно так же, как и обычные батарейки. А еще таблетки, спички, и много чего ещё.
И ещё средства для очистки труб в ярких бутылках с красивыми картинками.
Хотя некоторые производители уже делают на бутылках чистящих средств и баночках с таблетками специальные крышки, которые маленький ребёнок не может открыть.
Ну, это как раз и попадает под "много чего ещё".
Специальные крышки я наблюдаю только на всяких "доместосах". На всей остальной бытовой химии все достаточно классическим образом все сделано, либо обычные крышки которые завинчиваются, либо которые закупориваются, как в моющих средствах для посуды.
Может быть это потому что я особо не покупаю яркие бутылочки с красивыми картинками... =)
Да и таблетки тоже, подавляющее большинство в блистерах.
Согласен, но думаю, что массовости не будет. Цитируя @Grey83, написавшего выше
63Ni является источником мягкого бета-излучения со средней энергией 17 кэВ и максимальной энергией 67 кэВ Бета-распад, период полураспада 100 лет, дочерний изотоп стабильный 63Cu. Получают облучением нейтронами в ядерном реакторе стабильного изотопа 62Ni.
Экономическая и энергетическая эффективность этого в больших масштабах сомнительна.
ну хоть в коментариях есть мыслящие люди, а не толпа бегающая за ИИ как за блокчейном, а перед этим за 3Д теликами, а еще раньше еще за чем нибудь и каждый раз распиаривать тему ради чъейто выгоды.
Во первых - это не батарейка а генератор. она вырабатывает бэта излучение которое тормозиться и преобразуется в тепло которое снимается пьезо(простите, ошибся, уже забыл что работает по ринципу выбивания электронов у полупроводниковой решетки). А это уже потолок для выработки электричества. Ну можно, но тут надо увеличивать толщину ПП и усиливать излучение источника. но все равно есть пределы.
Во вторых. Даже по моим легким посчетам чтобы запитать телефон нужно в 10000 увеличить размер батарейки. Но этот момент хоть упомянули в статье.
Ну и в третьих - выработка 63 никеля не такая чудесная как у того же лития. По суди надо ковыряться в отходах ядерного реактора и пытаться насобирать нужный никель. Это тоже упоминается в статье под витиеватым - нужно "повысить чистоту получаемого никеля"
Так что чуда не будет. расходимся. А так то первые никелевые генераторы или его аналоги уже давно использууются на апаратак летающих в космосе. Там ренгеном больше ренгеном меньше - уже пофигу
Ну я уже цитировал оригинальный источник немного ранее:
«Бетавольт» также поддерживает контакты с профессиональными институтами ядерных исследований и университетами Китая и планирует продолжить исследования по использованию таких изотопов, как стронций-90 , прометий-147 и дейтерий, для разработки атомных батарей большей мощности и со сроком службы от 2 до 30 лет .
Так что на одном только никеле-63 свет клином не сошёлся.
Стоимость 63Ni - порядка $4000 за грамм.
Бензиновые двигатели видимо верх экологичности.....
современные евро 6 - да. от торможения колодки и резина больше наносит вред экологии чем работающий двигатель. Но бабки на двс не поднимишь, а вот на электричку ставь цену какую хочешь. И вон последние новости показываю что рынок электричек насытился и склады что фольца что тэслы забиты под завязку. Потому что кому удобна электричка ее уже купили а остальным - она не удобна.
Кстати - а вы в курсе как и кто добывает кобальт для батареек? а как добывается литий в Чили и причем тут засуха? А то что в мире ~ 70% энергии это сжигание нефти или угля? что меньше коптит авто с катализатором или просто труба ТЭЦ?
Да, в корпусе-то оно безопасно.. Так и обычные батарейки безопасны, пока упакованы в корпусе.
А вот что будет если расфигачить эту батарейку молотком и <роскомнадзор> шефу в бутерброд?
поэтому ядерная батарея в данный момент не подходит для бытовой электроники.
Как на счёт всяких фитнесс-браслетов и смарт-часов (среднее потребление порядка от единиц мВ/ч, правда у вторых в разы больше)?
И потребление у них неравномерное. Возможно хорошим вариантом будет использовать такой источник энергии совместно со слабым буферным аккумулятором/ионистором, чтобы в моменты пиковых нагрузок выдаваемой мощности хватало, а когда нагрузка снижалась, то буфер подзаряжался.
а потом куча этого оборудования попадет на свалку ВНЕ страны где упарываются с правильной переработкой отходов и тупо засунут электронику с этими батарейками в шреддер и закатают в свалку...а дождиком этот никель попадет в воду и далее еще куданибудь
Как бы никель сам по себе не слишком полезный для живых организмов, согласно википедии:
Никель и его соединения токсичны и канцерогенны
Никель — основная причина аллергии (контактного дерматита) на металлы, контактирующие с кожей (украшения, часы, джинсовые заклепки). В 2008 году Американским обществом контактного дерматита никель был признан «Аллергеном года». В Европейском союзе ограничено содержание никеля в продукции, контактирующей с кожей человека. В России запрета на использование никеля в ювелирных украшениях и медицинской технике нет.
В этой батарейке 4 миллиграмма никеля-63. Экспериментально установлено, что потребление с пищей стабильного никеля в размере 1 мг в день не вызывает вредных последствий. А вот если вы батарейку растворите и выпьете четверть полученного раствора, тот же 1 мг, то будете получать около полутора рентген в час внутреннего бета-облучения и за несколько суток наберёте себе острую лучевую болезнь. Химическая токсичность радионуклидов в большинстве случаев пренебрежимо мала по сравнению с радиотоксичностью.
Интересная задачка получается.
Нагуглил, что период полувыведения никеля из организма - около одного года. И накапливается он в поджелудочной и околощитовидной железах.
Прикидываю на коленке. Если организм усвоит и отложит в поджелудочной 1мг никеля-63 (мне неизвестно, сколько никеля и в какой форме для этого потребуется съесть), это получится порядка 10^19 атомов (если правильно нагуглил молярную массу никеля). За год выведется половина, то есть упрощённо (чтобы оценить нижнюю границу) в течение года оставшаяся половина (0,5мг) будет невозбранно распадаться и облучать бета-излучением соседние клетки.
Удельная активность никеля-63 - 57 Ки/г, активность 0,5мг составит 28,5 мКи или около 1 гигабеккереля (10^9 распадов в секунду). То есть нижняя оценка - 10^9 мягких бета-частиц (средняя энергия 17 кэВ, максимальная энергия 67 кэВ по википедии) в секунду на протяжении года на кучку клеток где-то внутри поджелудочной.
Дальше надо как-то пересчитать это в поглощённую и эквивалентную дозу, но тут я уже не шарю и не могу найти подходящих данных. Нашёл только в какой-то методичке, что для энергии 169 кэВ поглощённая доза на одну бета-частицу составляет 15*10^-8 рад (это само по себе надо проверить, в методичках часто бывают опечатки, могли запятую пропустить) или 0,15*10^-8 Грей. Тогда крайне грубо для 17 кэВ можно оценить поглощённую дозу одного электрона в 1,5*10^-10 Грей, для 10^9 электронов - 0,15 Грей. То есть порядка 0,1 Грея в секунду внутри поджелудочной в течение года. Это очень много.
Это всё очень примерно, только чтобы оценить. Возможно, кто-то сможет посчитать точнее.
Если для простоты считать, что весь никель-63 равномерно распределился в поджелудочной железе человека (её масса 70 г), то, с учётом удельной активности (1 мг -- 2,07 гигабеккерелей) и средней энергии бета-частицы (17.425 кэВ == 2.8e-15 Дж), предполагая полное поглощение бета-частиц в живой ткани, мощность поглощённой дозы от миллиграмма Ni-63 будет 82 микроватта/кг == 82 микрогрея в секунду, или 30 сГр/ч.
Одно постановление правительства, что ядерные батареи регистрируются на человека, и все. Купил телефон - на тебя отстукнули, что такому-то передана батарейка в составе телефона. Батарейки номерные, нашли такую в мусоре - штраф или срок. Вон, с мусором в Германии примерно так - не дай б-г ты выкинешь свой пакет соседу или не в тот бак - оштрафуют моментом.
ну и никто не будет выпускать такие девасы из-за того что это страшный геморрой
вот украли/потерял или еще чтото, такой телефон, дальше что? срок/штраф?
размером 15×15×5 мм, то есть меньше монеты
Вот серьёзно, регистрировать каждую такую? Суды завалены будут отмазками типа "в поезде в окно телефон выпал", "украли из сумки" или "где-то потерял".
Одно постановление правительства, что ядерные батареи регистрируются на человека, и все.
А в случае пожара в магазине / складе (не такое уж редкое явление кстати), где таких девайсов куча что делать?
Зачем правительство? Просто цена батареи будет 5000$, из них 4000$ - залоговая стоимость.
Жители района номер -ндцать! Не выходите на улицу! В вашем районе произошло столкновение автомобиля и грузовика, перевозившего ЯБ! Уровень радиации - удовлетворительный! Препараты йода принимать по типовой схеме.
Повторяю...
В 2025 году производитель планирует выпустить батарейку на 1 Вт.
На самом деле, батарейки такого маленького размера с зарядом на 50 лет могут изменить человеческую цивилизацию. Если мощность позволит использовать их в мобильных телефонах и другой бытовой технике, то выбор становится очевидным.
Каковы будут размеры и вес такой батарейки на 1 ватт? К сожалению, на официальном сайте BetaVolt не указан вес одной батарейки мощностью 100 микроватт, но указаны физические размеры – 15х15х5 миллиметров (1.125 см^3). Можно рассчитать примерный вес одной, предполагая, что в основном она состоит из металлов и имеет плотность равную плотности никеля (8.9 г/см^3), который используется там как источник бета лучей, это будет близко к реальности. В общем получается, что одна такая батарея весит примерно 10 граммов, чуть больше, чем монета в 2 евро, в состав которой, кстати, тоже входит никель. Предполагая, что для получения 1 ватта они соединят 10 тысяч этих микробатарей, то окончательный вес ядерной батареи мощностью 1 ватт будет составлять 100 килограммов. Но допустим они не соединят параллельно, а просто создадут одну большую ядерную батарею впихнув туда большой полупроводник и много радиоактивного никеля. Тогда вес будет меньше, но ненамного, пусть в 2 раза меньше, но такая батарея будет занимать большую площадь из-за короткого пробега бета частиц и самопоглощения, для эффективного поглощения бета частиц полупроводником они должны быть тонкие и занимать большую площадь – то есть быть похожи на типичную солнечную панель, можно конечно сделать ее многослойной и приблизить к форме куба, но это будет куб со сторонами около 20 сантиметров, примерно как аккумулятор на 60 ампер-часов, только в 3 раза тяжелее (около 50 кг). Но, этого все равно не хватит для работы современного смартфона, нужно по крайней мере 5 таких одноваттных ядерных батарей. Это никак не удасться изменить, это фундаментальная проблема ядерных батарей. Мощную (хотя бы порядка десятков ватт) ядерную батарею с долгим временем службы (порядка несколько лет) можно сделать только огромной и тяжелой из-за того, что изотопы с периодом полураспада порядка десятков лет излучают очень мало энергии в секунду. Они будут напоминать РИТЭГи, короче.
Вторая проблема таких батарей - КПД и тепловыделение, на оффициальном сайте BetaVolt не указан КПД но его легко рассчитать – зная среднюю энергию бета частиц распадающегося никеля 63, а именно 17 keV и активность источника – 50 кюри, а это 1 850 000 000 000 радиоактивных распадов на секунду, получаем, что мощность энергетического потока при таких параметрах составляет 5000 микроватт, тогда как реальная мощность батареи – 100 микроватт, в 50 раз меньше. А значит КПД такой батареи – 2%. У этого есть интересное последствие – а именно, вся остальная энергия, 98%, куда она девается? А она рассеивается в виде тепла. Это значит, что если они сделают батарею мощностью 1 ватт, то 50 ватт будет выделяться в виде тепла. Что такое 50 ватт тепла? Такая батарея будет нуждаться хотя бы в пассивной системе охлаждения, то есть иметь какой-то рассеиватель тепла, а это + к габаритам.
Третья проблема -- цена. Сколько будет стоить одна такая микробатарея мощностью хотя бы 100 микроватт? К сожалению, на сайте разработчика нет такой информации, но можно подсмотреть у конкурентов, тритиевые бетавольтаические батареи компании City labs имеют цену начиная от $5,250 долларов. А нужны тысяч таких батарей для питания одного смартфона. Никель 63 стоит дешевле, но его надо намного больше, к тому же его надо обогащать, разместить очень тонким слоем + бахнуть туда алмазный полупроводник – это все высокотехнологичное производство. Подсчитаем примерно. Активность никеля 63 равна около 10 кюри на грамм, то есть в такой батарейке минимум 5 граммов никеля. 1 грамм никеля 63 примерно стоит 4000 тысячи долларов, значит на производство одной батарейки на 100 микроватт надо минимум 20 тысяч долларов, сколько будет стоить батарейка на 1 ватт – трудно даже представить.
Если почитать новость (или по ссылкам в ней сходить), то можно увидеть, что кпд заявляют равным 8.8% (уже в 4.4 раза больше, чем Вы насчитали).
Также говорится, что можно увеличить плотность энергии (с 3.3ГВт/г), если никель-63 использовать более чистый.
Ещё пишется, что слой никеля равняется 2мкм. И при однослойном исполнении толщина батареи равняется 0.03мм, т.е 0.028мм - это толщина 2 преобразователей и защитной оболочки вокруг этого бутерброда (может ещё электроизоляционный слой, так что по плотности никеля уже нельзя считать).
Для повышения выдаваемого тока нужно увеличивать площадь элементов (если это не опасно для усточивости к физическим повреждениям элементов), либо просто соединять их параллельно в батареи (для повышения выдаваемого напряжения до 3В они и так уже собраны в многослойный бутерброд). Или можно использовать оба варианта.
Ну и цена должна сильно снизиться, если эта батарея пойдёт в промвшленное производство (да, тогда придётся никеля-63 производить на порядки больше, чем это делается сейчас, но не думаю, что это составит такую уж большую проблему).
Если почитать новость (или по ссылкам в ней сходить), то можно увидеть, что кпд заявляют равным 8.8% (уже в 4.4 раза больше, чем Вы насчитали).
Тогда это противоречит другим заявлениям - либо о активности никеля в 50 кюри, либо о мощности в 100 мкВт. Что-то тут не сходится.
Ну и цена должна сильно снизиться, если эта батарея пойдёт в промвшленное производство (да, тогда придётся никеля-63 производить на порядки больше
Должна, тогда это будут не десятки миллионов долларов за ядерные батарейки мощностью порядка ваттов, а сотни тысяч в оптимистичном сценарии. Это нишевая технология, она никогда не будет использоваться в смартфонах.
Обогащать Ni63 от Ni62 - намного веселей и сильно дороже, чем U235 от U238.
Атомные массы у изотопов урана отличаются намного сильнее. А вот U235 отколупать от U234 в промышленных масштабах и не берутся.
все верно.
что мощность энергетического потока при таких параметрах составляет 5000 микроватт, тогда как реальная мощность батареи – 100 микроватт, в 50 раз меньше
Тут я бы скорее сказал что не все так просто. Принцип работы - электронами от никеля выбивать электроны из решетки полупроводника. А микромир не такой что элетрон пролетит ПП и обязательно что-то выбъет. Это как кометы которые прилетают в солнечную систему и так же улетают. Шанс что во что-то попадут - мизурный. от того и такой кпд
Лично я форме "кубика" предпочел бы форму "рулетика" скрутив слои между собой максимально плотно. Тогда, учитывая нагревание, на разнице температур сердцевины и внешней среды можно было бы и стандартными термопарами чутка электричества прихватить, в дополнение к основному источнику энергии.
Вот цена - это да. Пока отработают технологию, пока сделают линию для массового производства, уже и смартфоны отомрут ))))
размером 15×15×5 мм, то есть меньше монеты
<зануда>монета 1 рубль в диаметре 20 мм, а в толщине 1,4 мм, что даёт объём в ~440 куб.мм. Не трудно посчитать что батарейка BV100 имеет объём 1125 куб.мм, что составляет ~2.5 монеты</зануда>
С чего бы в китае в ходу были российские монеты?
В оригинале статьи явно не с рублём сравнивали.
Если мощность позволит использовать их в мобильных телефонах и другой бытовой технике, то выбор становится очевидным
не совсем, за 20 лет мы увеличили потребление мобилок кратно, за 7 последних лет в 5 раз и пока ничего не говорит о том что кто-то собирается останавливаться. Лозунг "быстрее, выше, сильнее" всё еще в приоритете, так как капиталистический мир смотрит на заработки, а не развитие чего-либо (я о том что развивают не те области). Сейчас скорее будут делать более тонкие и вместительные АКБ нежели стаскивать всех с иглы смартфонов.
В Европе граждане массово скупают DIY-комплекты солнечных батарей для оформления балконов.
Потому что сначала закопали атомную энергетику, возобновляемая не взлетела, а с углеводородами войнушка. На данный момент например в РФ никакой комплект солнечных батарей абсолютно нерентабелен. Хотя например в США в Техасе это вполне работает.
Например ультра-дешевые панели даже мобилку зарядить не могут, но да, недороги. А то что может зарядить мобилку не окупается от слова совсем, проще утром в метро на пол часа задержаться на бесплатной зарядке.
Ну так чтобы нормально зарядить смарт нужна солнечная батарея сопоставимая по цене с бюджетным смартом (и ещё не факт, что её мощности будет достаточно для быстрой зарядки 18+Вт).
Так солнечные батареи же не напрямую смарт заряжать должны, а заряжать промежуточный аккумулятор, который потом выдаст нужную мощность на смарт, ноут или что-то другое.
Ставить солнечные панели без аккумулятора для накопления - смысла мало.
Возьмите какую-нить страну "третьего мира", там солнечные панели на балконе - это не способ сэкономить, а чтобы вообще было электричество, которого часто нет. Это так же актуально и у нас в каком-нить провинциальном СНТ, где вроде бы и есть электричество, но по факту чаще его нет.
возобновляемая не взлетела
Где-то считали, что возобновляемые становится рентабельной при цене за газ от $500.
На данный момент например в РФ никакой комплект солнечных батарей абсолютно нерентабелен.
Что значит “нерентабелен”? Попробуйте посреди поля в краснодарском края камеру запитать, например.
Не знаю, зачем я это считал, но…
pW:=8.64/(3600*24) | 0.0001
pMaxW:=15 | 15
count:=pMaxW/pW | 150000
vM3:=(15e-3*15e-3*3e-3)*count | 0.10125
«Вечный» повер-банк на 15 Вт, который сможет быстро заряжать смартфоны (по одному зараз), займёт всего-то 100 литров (половину стиральной машины).
А если просто выдавать среднюю мощность, потребляемую телефоном, в 2 Вт (нужны, наверно, какие-то сглаживатели скачков)…
pMaxW:=2 | 2
count:=pMaxW/pW | 20000
vM3:=(15e-3*15e-3*3e-3)*count | 0.0135
vM3/(.34*.20*.20) | 0.992647058823529
Хватит коробки из-под обуви 20 см * 20 см * 34 см.
«Вечный» повер-банк на 15 Вт, который сможет быстро заряжать смартфоны (по одному зараз), займёт всего-то 100 литров (половину стиральной машины).
Это в случае если собирать строго из блоков по 0.1мВт (ага, это те самые "0.0001" в рассчёте).
Никто же не делает аккумуляторные батареи для электротранспорта (легковушки и грузовики с электоавтобусами) на основе аккумуляторов для TWS-наушников.
Кстати по ссылкам в статье можно и почитать на счёт размеров преобразователей:
Длина и ширина алмазно-полупроводникового преобразователя составляют от 3 до 20 мм, а толщина – 10 мкм.
Т.е. 1 слой преобразователя толще слоя никеля в 5 раз.
Хотя ещё гугля вот такое напереводила:
Для этого группа ученых «Бетавольта» разработала уникальный монокристаллический алмазный полупроводник толщиной всего 10 микрон, поместив лист никеля- 63 толщиной 2 микрона между двумя алмазными полупроводниковыми преобразователями.
Так что 10микрон - это может толщина одного бутерброда из никеля и двух пластин алмаза.
Ещё по ссылке в статье можно прочитать вот это:
«Бетавольт» также поддерживает контакты с профессиональными институтами ядерных исследований и университетами Китая и планирует продолжить исследования по использованию таких изотопов, как стронций-90 , прометий-147 и дейтерий, для разработки атомных батарей большей мощности и со сроком службы от 2 до 30 лет .
Я просто прочитал каменты из предыдущей новости, где утверждалось, что если воспользоваться именно этими элементами (15x15x3 мм), потребуется КАМАЗ, чтобы возить питание для одного телефона. Решил перепроверить.
А так-то, конечно, наверняка потенциал миниатюризации даже в рамках этой технологии не выбран до конца.
Ещё и про вес не забудьте - даже "коробка из под обуви" будет больше сотни кг весить. Такой вот "переносной" повер-банк.
монокристалла чёрного алмаза
Китайские фейкоделы палятся на самых простых вещах
Конечно, никаких мобильников и автомобилей... Вопрос скорее в нейрочипах, кардиостимуляторах и прочем сложноизвлекаемом и требующем высокую надежность.
История и будущее ядерных батареек