Атомные (или радиоизотопные) батареи используют энергию распада радиоактивного изотопа для выработки электричества. В отличие от химических аккумуляторов, которые разряжаются за часы или дни, период полураспада некоторых изотопов исчисляется десятилетиями и даже тысячелетиями. Это делает их идеально пригодными для космических аппаратов, глубоководных и арктических датчиков, а также для медицинских имплантов, где замена батарейки невозможна или крайне затруднительна.
Китайские исследователи из Северо-Западного педагогического университета и компании Gansu Zhulong Technology разработали элемент питания, получивший название «Цяньцзиюань Тяньшу». В отличие от традиционных радиоизотопных генераторов, которые преобразуют тепло от распада в электричество, новая китайская батарея работает по бетавольтаическому принципу. Она напрямую улавливает бета-частицы — продукты распада углерода-14 — и преобразует их в ток с помощью полупроводникового преобразователя из карбида кремния. По сути, это «солнечная панель», которая работает не на свете, а на ядерном излучении — но при этом абсолютно безопасна для окружающих, поскольку бета-частицы углерода-14 имеют очень низкую энергию и легко экранируются.
Как сообщает IE, предыдущая модель, «Чжулун-1», имела ряд недостатков: низкую мощность, плохую интеграцию и высокую стоимость. Новая версию спроектировали удачнее. Во-первых, радиоактивный источник лучше согласован с преобразователем; во-вторых, трехмерная стековая конструкция экономит место и повышает интеграцию. Также имеются встроенная микросхема управления питанием и датчики, позволяющие батарее работать в автономном режиме. Использование карбида кремния, произведенного в Китае, увеличило эффективность преобразования. При этом объем батареи удалось сократить на 17%, а объемную плотность мощности — увеличить примерно в 15 раз.
При объеме всего 16,8 кубических сантиметров батарея использует 129 милликюри углерода-14 и выдает ток 0,713 микроампер, напряжение 2,06 вольта и максимальную мощность 1,13 микроватта. Хотя это очень мало для питания бытовых устройств, для датчиков, кардиостимуляторов или космических маяков этого вполне достаточно.
Самое впечатляющее в «Цяньцзиюань Тяньшу» — срок службы. Период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет. Со временем мощность будет постепенно падать, но даже через 5730 лет она все еще будет выдавать около половины исходной энергии. Это делает «Цяньцзиюань Тяньшу» идеальным источником питания в условиях, когда замена батареи затруднена.
Стартап Casimir, основанный бывшим инженером НАСА, заявил о создании принципиально нового источника питания, черпающего энергию из квантовых колебаний вакуума. Согласно анонсу, устройство под названием MicroSparc использует перепад давления виртуальных частиц между нанополостями для генерации непрерывного электрического тока — без топлива, без подзарядки и, по сути, бесконечно.
