科学家设计出利用原子废料的新型电池

研究人员开发出一种利用光发射将核能转化为电能的电池。 在俄亥俄州立大学研究小组的领导下，这项技术将彻底改变我们对核废料的利用和再利用方式。发表在《光学材料》上的论文概述了如何利用环境伽马射线为微电子发电。 这种原型电池仅有四立方厘米，通过将闪烁晶体与太阳能电池相结合来实现这一目标。

这种电池的设计采用了高密度闪烁晶体，在受到辐射时会发光，然后由太阳能电池将其转化为电能。 研究人员使用乏核燃料中的两种主要裂变产物：铯-137 和钴-60 测试了其有效性。

俄亥俄州立大学核反应堆实验室的实验结果令人欣喜。 使用铯-137，电池可产生288纳瓦的功率，而更强效的钴-60则可将输出功率提高到1.5微瓦--足以为一个微型传感器供电。

主要作者、俄亥俄州立大学机械与航空航天工程教授雷蒙德-曹（Raymond Cao）建议，如果有合适的电源，这些设备可以放大到产生瓦特级的电力，从而扩大其潜在的应用范围。

研究人员设想将这些电池部署在核废料生产基地附近，如储存池或用于太空和深海探测的核系统中。 值得注意的是，虽然这种电池能利用伽马射线--其穿透力是标准X射线的近百倍--但它不含放射性物质，因此可以安全处理。

这项技术在将传统上被视为危险的核废料重新利用为有价值的能源方面带来了潜在的突破。Cao说："我们正在利用自然界视为废物的东西，试图将其变废为宝。"

研究还发现，闪烁晶体的形状和大小对电输出有显著影响。 体积越大，辐射吸收和能量转换能力就越强，而表面积越大，太阳能电池的发电能力就越强。

这项研究的合著者、俄亥俄州立大学助理研究员易卜拉欣-奥克苏兹（Ibrahim Oksuz）认为，这项成果在电力输出方面迈出了一大步。 他强调说，虽然两步法仍处于早期阶段，但下一阶段的重点将是通过放大设计产生更高的功率。

尽管取得了可喜的成果，但扩大技术规模仍面临挑战，主要与制造成本有关。 Cao 指出，还需要进一步研究，以评估电池在实际应用中的长期可行性、效率和耐用性。

尽管如此，Oksuz 仍然对核动力电池的未来持乐观态度。"核电池概念很有前途。 虽然还有很大的改进空间，但我相信，未来这种方法将在能源生产和传感器行业中占据重要的一席之地"。