Российская атомная батарейка
Ученые Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) «МИСиС» представили инновационный автономный источник питания – компактную атомную батарейку, которая может работать до 20 лет и отличается небольшими размерами (с четверть человеческой ладони).
По сообщению пресс-службы технического университета, за счет оригинальной 3D-структуры бетавольтаического элемента (БВЭ) «габариты» батарейки уменьшились втрое, зато удельная мощность повысилась в 10 раз.
В устройстве используется оригинальная, запатентованная микроканальная 3D-структура никелевого БВЭ. Ее особенность заключается в том, что радиоактивный элемент наносится с двух сторон так называемого планарного p-n-перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, «ворующий» мощность батареи. Особая микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз, что в результате дает общее увеличение тока.
Как рассказал один из разработчиков атомной батарейки Сергей Леготин, доцент кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ «МИСиС», выходные электрические параметры предложенной конструкции составили: ток короткого замыкания IКЗ – 230 нА/см² (в обычной планарной – 24 нА), итоговая мощность – 31 нВт/см² (в планарной – 3 нВт).
– Конструкция позволяет на порядок повысить эффективность преобразования энергии, выделяющейся при распаде β-источника, в электроэнергию, что в перспективе снизит себестоимость источника примерно на 50% за счет рационального расходования дорогостоящего радиоизотопа, – отметил ученый.
При этом разработка позволит на порядок увеличить удельную мощность, за счет чего в три раза снизятся массогабаритные показатели элементов питания батарей на их основе с сохранением требуемого уровня выходной мощности.
По словам специалистов, изобретенная атомная батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах – в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных (или совсем недоступных) местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах.
В настоящее время разработчики завершают процедуру международного патентования изобретения, а само устройство уже признано зарубежными экспертами. В частности, результаты работы опубликованы в международном научном журнале Applied Radiation and Isotopes, а в обзоре международного агентства маркетинговых исследований Research and Markets НИТУ «МИСиС» назван одним из ключевых участников мирового рынка бетавольтаических батарей: университет стоит в одном ряду с такими компаниями, как City Labs, BetaBatt, Qynergy Corp и Widetronix.
В обзоре также указано, что разработка ученых НИТУ «МИСиС» – батарейка на основе БВЭ – обладает большим потенциалом, так как потребности в надежных элементах питания с длительным сроком службы растут во всех отраслях промышленности. С учетом уникальных характеристик – небольшого размера и безопасности – изобретение НИТУ «МИСиС» сможет занять существенную долю рынка источников питания.
