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突破续航魔咒!中国最新核电池硬扛零下一百度,辐射比坐飞机还低

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声明:本文内容均引用权威资料结合个人观点进行撰写,文末已标注文献来源,请知悉。

中国科学家悄然打破电池“续航焦虑”魔咒,无锡一科技企业联合西北师范大学,成功研制出理论寿命长达数千年的碳-14核电池,号称能“永久供电”,未来真的已经来了!

图源:中新网,西北师范大学

“千年电池”横空出世

续航一直是科技圈的老大难问题,虽然现在手机的功能越来越多,但续航却越来越让人焦虑,一天一充算基本操作,用的长了还不时得闹个罢工,得伺候着更换电池。

心脏起搏器这种关乎生命的设备也得每隔几年开胸换电池,风险和痛苦真不是开玩笑的,最近我国科研团队搞出了个大新闻,首款理论上能用几千年的碳-14核电池“烛龙一号”横空出世,号称能解决一切电池顽疾!

碳-14核电池的核心原理其实没那么复杂,就是依赖碳-14同位素的衰变来产生电能,碳-14这种材料自带超长半衰期,理论上半衰期有5730年。

每过5730年它的放射性才会减一半,这么一算,理论上这个电池确实能持续放电数千年!只要设备装上了这个电池,几乎就等于拥有了“永不断电的发动机”。

而且它的能量密度也挺吓人,达到了2200mWh/g,是普通锂电池的十倍甚至几十倍,有了它之后,心脏起搏器、脑机接口这种植入式设备理论上可以一次植入终身免维护,看来科幻真的已经走入现实了。

既然是核电池,在发电的过程中还要依赖同位素衰变,那这块电池真的靠谱吗?

核辐射可不是开玩笑的,如果将带有核辐射的电池装在身体里,不会对身体产生其他的副作用吗?就是要聊一聊烛龙一号电池的几大优势了。

“硬核”优势:长寿、耐造、安全三合一

“烛龙一号”的突破之所以引来了世界关注,并不仅仅是因为它的寿命长,耐造性和安全性才是“烛龙一号”获胜的关键所在。

当然最大的优势依然还在“烛龙一号”超强的发电寿命上,我们前面已经提到过,碳-14同位素的半衰期有5730年,但这只是理论上的时间点。

按照现有的科学技术,我们没有可能测试5000多年来验证半衰期的有效性,但从现在来看这种电池的能量输出衰减会非常慢,实验室

已经给出了相关数据,在电池设计寿命的50年内,性能衰减不会超过5%。

所以我才说,这个电池装到心脏起搏器和脑机接口这些设备里可以实现一次装入终身免维护,而且电池的工作时间也不会受外部条件限制,不用充电也不用更换电芯,确实省心省力。

除了超长待机,这个电池还特别“耐造”,按照现在的技术,低温是电池最大的克星,只要温度低于零下10度。

电池电量会断崖式衰减,这也是新能源车为什么在寒冷地区不怎么受欢迎的原因,就算在华北地区,冬天的温度在零度左右,电池也会轻松衰减40%以上。

但是“烛龙一号”就完全没有这个顾虑,最低能抗-100℃极寒,最高能到200℃高温,这可是300度的工作温度区间,几乎不会出现在我们的日常生活中。

从这一点来看“烛龙一号”的优势是十分明显的,未来可以大范围应用在南极科考和深海探测就是极端环境下,甚至是未来的火星漫游也可能会依靠这项电池技术。

如果我们的祝融号能够装上“烛龙一号”,可能就不会出现因为断电进入休眠的情况了,当这种电池大范围应用之后,许多产品和工程的运维成本将会直线下降,科研效率更是大幅提升。

很多人最关心的是安全性,毕竟电池用的是核材料,核辐射在很多人的认知力是非常可怕的,动辄会让人罹患癌症,甚至影响子孙后代。

“烛龙一号”已经很好的解决了辐射的问题,电池内置的多层防护结构已经把辐射控制在极低水平,辐射剂量比日常坐飞机受到的宇宙射线辐射还要低。

除了“烛龙一号”的各种防辐射设计之外,碳-14本身的放射性就挺弱,释放的β射线穿透力非常低,大可不必担心。

即便电池外壳遇到高温高压这种极端情况,放射性物质泄漏的风险也极低,研究团队做过各种极端测试,把电池放在高温高压环境下各种暴力测试,就算在1500℃的极端高温或50MPa的压力冲击下,电池外壳依然稳如老狗,放射性物质基本没外泄风险。

科学家们在设计的时候其实已经考虑到各种潜在风险了,这款电池未来的应用场景毕竟是民用,科学家肯定会把大众的一系列担心想在前面,现在电池的安全措施已经达到相当严苛的标准,无论用在医疗设备还是深空探测器上,安全隐患基本都能忽略不计。

现在看来碳-14核电池的核心优势已经很明显了,它不仅是“长寿电池”,更是一个集超长寿命、耐用性和安全性于一体的“全能选手”。

应用场景有哪些?

既然碳-14核电池是通过碳-14同位素的衰变产生电能,那这个所谓的衰变到底是怎么回事儿呢?碳-14在衰变过程中会释放出一种叫β射线的粒子,按照专业的说法是会释放电子。

这些电子被一种特殊半导体材料捕获之后就直接转换成了电能,整个过程跟太阳能板把光能转化为电能类似,只不过碳-14电池靠的是同位素的放射性衰变。

衰变的非常稳定,不会像太阳能和风能一样经常被外界环境影响,只要有放射性就有电,无论白天黑夜刮风下雨,所有外在条件都挡不住它发电的脚步。

聊完最深层次的原理问题,咱们再看看碳-14核电池的应用场景到底有哪些,最先能够大范围应用的应该是医疗领域,就像我们前面说到的心脏起搏器、脑机接口这类植入式设备跟这个电池是非常匹配的。

以前这些设备的电池寿命有限,基本5到10年就得再挨一刀换电池,不仅病人痛苦,风险还不小。有了碳-14核电池之后,这类设备一次植入就能用上几十上百年,彻底告别了更换电池的麻烦和手术风险。

这对病患的生活质量实在是太友好了,反正电池不掉链子,续航神话彻底解放了病患的烦恼。

物联网领域也是受益者之一,现在的物联网设备多如牛毛,传感器也遍地都是,很多百姓家中的电表水表也都换成了最新的智能互联网设备,平时充钱只要手机支付就可以,省去了线下营业厅的麻烦。

可这些设备都要用电,可现有电池技术最多就撑个三五年,没电之后换电池或充电特别麻烦。

如果用了碳-14核电池,这些问题将会全部成为历史,一个可以让传感器工作几十年甚至更久的核电池实在是太棒了,不用换电池、不用维护,整个物联网系统的稳定性和成本都能大幅优化,一个传感器能撑几十年简直就是许多公司的福音。

除了这些我们日常生活中能用到的领域之外,很多极端环境和宇宙深空探测这类高大上的领域也可以使用核电池,因为核电池具备天然的稳定性,虽然听上去核辐射有点不太靠谱,但实际使用下来,核电池的稳定性是远高于现有电池技术的。

这样极地科考设备和深海探测器这类需要长期稳定供电的科研设备就有福了,虽然现在很多科考设备用的也是太阳能电池板这种可以循环发电的装备,但是太阳能有一个最大的缺陷就是供电方式有点看天吃饭。

只要太阳能辐射力度不够或者天气状况不佳,很容易导致断电,应用场景也大大受到限制,可碳-14核电池就不一样了,无论是南极的冰天雪地还是火星的荒凉大地,电池都稳稳供电,没有任何后顾之忧。探测器装上它之后,探测任务周期直接延长到千年级别,这样人类就可以节约大量的成本,用最少的钱办最大的事儿。

这么看来烛龙一号的突破对我们国家来说实在是太关键了,除了可以应用在各种各样的领域提高生产效率和居民生活水平之外,也让我们稳稳的站在了全球新能源领域竞争的前列。

以往微型核电池技术一直是少数国家才能触及的高精尖领域,而现在我国不仅打破了技术壁垒,还实现了自主创新,这一突破不仅增强了国家科技竞争力,更为未来抢占新能源市场打下了坚实的基础。

我国是能源大国,国内能源没有办法满足越来越高的生产生活需求,所以我们国家对能源进口的依赖一直比较重,虽然这几年国家大力发展新能源技术,已经开始优化能源结构,但想要完全摆脱对石油和天然气的依赖还需要至少十几年的时间。

但烛龙一号的研发成功为国家能源安全提供了新的选项,核电池这种微型化、长寿命的核电池,完全可以作为一种独立可靠的能源补充形式,如果一些高精度、长续航的侦察设备用上核电池。

就能极大提升它们的作战半径和任务持续时间,不管从哪个角度来看,核电池的突破都是我们的战略优势。

结尾

这款“千年电池”已经向世人展现出了强大的潜力,无论是日常生活还是尖端科技,它都有可能带来翻天覆地的变化,现在我们要做的,就是静等烛龙一号全面铺开,张开双臂迎接下一个能源时代。

声明:取材网络,谨慎辨别

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