一种新型电池可以从放射性核废料中获取能量

知新了了 2025-03-10 09:52:37

这种电池使用晶体产生的太阳能,晶体在吸收辐射时会发光。

与燃烧化石燃料不同,核电站释放的温室气体很少。它们比以往任何时候都更安全,目前约占美国电力的五分之一。然而,核电站产生危险的废物,科学家们仍在寻找有效的方法来管理这种危险的副产品。如果我们能做的不仅仅是储存 —— 如果我们能用它来创造更多的能量呢?

受到这个想法的启发,俄亥俄州的研究人员开发了一种由核废料供电的小型电池。他们将闪烁晶体(一种吸收辐射时会发光的物质)暴露在由核废料产生的伽马射线中。然后,晶体发出的光为太阳能电池供电。这项研究发表在1月29日的《光学材料:X》杂志上,它证明了伽马辐射的背景水平可以为小型电子设备供电,比如微芯片。

该研究的主要作者雷蒙德·曹在俄亥俄州立大学的一份声明中说:“我们正在收获一些被认为是废物的东西,并试图把它们变成宝藏。”他是俄亥俄州立大学核反应堆实验室的主任。

该团队用铯-137和钴-60测试了电池原型,这两种物质是核反应堆的常见放射性副产品。使用铯-137的电池产生了288纳瓦的电力,而钴-60产生1.5微瓦的电力,足以为一个小型传感器供电。

虽然这看起来像是一个小小的胜利 —— 一个标准的10W LED灯泡需要1000万微瓦 —— 雷蒙德·曹和他的同事们认为,他们的方法可以扩展到瓦特级(而不是微瓦级)甚至更高的功率技术。这种电池可用于产生核废料的环境,如核废料储存池。它们有可能是持久的,几乎不需要日常维护。

“核电池的概念非常有前途,”易卜拉欣·奥克苏兹(Ibrahim Oksuz)说,他是这项研究的合著者,也是俄亥俄州立大学的机械和航空航天工程师。“还有很多改进的空间,但我相信,在未来,这种方法将在能源生产和传感器行业为自己开辟一个重要的空间。”

研究人员还指出,闪烁体晶体的结构可能会影响电池的能量输出,理论上说,更大的晶体能吸收更多的辐射,发出更多的光。表面积更大的太阳能电池也能吸收更多的光,从而产生更多的能量。

奥克苏兹解释说:“这个两步过程仍处于初步阶段,但下一步是通过放大结构产生更大的瓦特。”

目前,扩展这项技术将是昂贵的,需要更多的研究来完善研究结果。然而,这项研究证明,只要有足够的创造力,一个人的废物真的可以成为另一个人的财富 —— 或者在这种情况下,是能源的来源。

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