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美纳米金刚石电池自充电,封装一次使用2万年!违反能量守恒吗?

纳米金刚石电池的概念正在迅速崛起,加利福尼亚的NDB公司表示,他们正在开发一种基于核废料提取物的电池,将会颠覆现代能源方式,一次封装之后,可以持续使用10年~28000年!

最近一种叫做纳米金刚石电池的概念正在迅速崛起,加利福尼亚的NDB公司表示,他们正在开发一种基于核废料提取物的电池,将会颠覆现代能源方式,一次封装之后,可以持续使用10年~28000年!

美纳米金刚石电池自充电,封装一次使用2万年!违反能量守恒吗?

而且它具有堪比锂离子数倍的能量密度,碰撞中绝对安全,使用中根本无需充电,更具优势的是它的价格还比锂离子电池还便宜!

纳米金刚石电池到底是什么鬼?

说了那么多优势,这种电池到底是什么东西,它为什么能用那么久?一系列的问题出现在脑海中,种花家咋说也算是科学爱好者,需要找到令人信服的证据才能相信这种电池的存在,我们且来看看NDB公司是怎么解释其原理的!

美纳米金刚石电池自充电,封装一次使用2万年!违反能量守恒吗?

纳米金刚石电池使用的是核废料石墨的提取物碳-14,提纯后的这种碳-14,会通过β衰变成为氮,也就是说它会变成气体,消失在空气中,但在衰变过程中会释放出一个反中子和一个β衰变电子,当然这点还远远不够,NDB需要将碳-14来制造钻石!

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钻石在这个电池中充当了半导体和散热片的角色,收集电荷并将其传递出来,并且碳-14被非放射性的碳-12(普通的碳原子),以保证辐射不外泄,并以其超硬的外壳兼做保护层。NDB会将这种纳米金刚石微电池使用电路相连,形成一个电池阵列,并利用超级电容收集这些并储存这些电荷。

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它可以封装成任何电池模式,比如纽扣或者AA电池,甚至18650或者2170等电池形式,简单的说这就是一个微型核发电机,一个永远不需要充电的电池!理论上它以超强功率密度供电时,寿命可以超过90年,如果在低功率传感器中,它的寿命将高达2.8万年!

这种电池似乎非常完美,但它到底靠谱不?

听上去就是一个骗人的玩意儿,但到底是否靠谱我们用证据来说话!首先它的来源是核废料石墨,很多朋友印象中的核废料似乎并非石墨,但事实上石墨确实可以是核废料,因为石墨是一种非常优良的种子减速剂,早期的核反应堆就是石墨堆,即使到现在很多石墨堆仍然在工作中!

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石墨堆中的石墨形状

因此在英国总共有超过9.5万吨的石墨块,如果能将其中的放射性碳-14剥离,那么它的放射性污染会大大降低,也就是说处理成碳-14的作为电池原料的同时还处理了核废料!因此到现在为止,理论上是可行的!

碳-14的放射性衰变能制造出电池吗?

放射性衰变原理制造的电池称为核电池,但核电池根据其利用放射性衰变能量不同,可以分为如下几种:

直接充电式核电池:利用放射源发射的带电粒子来产生电势差,比如α粒子或者电子

气体电离式核电池和辐射伏特效应能量转换核电池:利用其发射的粒子束对介质的电离作用来产生电势

荧光体光电式核电池:利用其发射射线诱发荧光物质发光后通过光电转换成电能

而热致光电式核电池、温差式核电池和热机转换电池:利用放射源产生的热能来实现能量转换。

上文中碳-14封装在金刚石内,其无法构造复杂结构,只能是带电粒子来产生电势差原理,也就是直接充电式核电池,发射电子的一端为正极,接收电子的一端为负极,这种直接充电式核电池属于高压低电流核电池,一般应用在离子推进系统、阴极射线管,光电倍增管或者人造心脏等人造器官这些需要高电压的场所!

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直接充电式核电池尽管结构简单,但能量转换效率比较低,会因为真次级电子发射系数、背散射电子发射系数、排斥因子及直接充电式核电池发射极与收集极之间的绝缘物质等影响功率的输出,必须使用更多的放射性材料才能制造出大功率电源,但此时体积会很大!

美纳米金刚石电池自充电,封装一次使用2万年!违反能量守恒吗?

因此NDB必须要找到一种高效利用发射电子的技术,但即使如此,也能将利用率提高到20%以上

碳-14电池的寿命真的能超过2.8万年吗?

碳-14的半衰期为5730±40年,每隔5700年,就会有一半的碳-14衰变成氮-14,假如其100%利用了电子,那么从理论上来看,在2.8万年时大约只有刚开始时的1/32左右,这似乎有点不太靠谱,10%就已经很勉强了,还要撑到3%,不过微电流时也许问题还真不是特别大,从这个角度来看,2.8万年也算它合格!

美纳米金刚石电池自充电,封装一次使用2万年!违反能量守恒吗?

它能提供的能量有多大

据早先披露的资料称,一块拥有20g碳-14的金刚石电池,每天能提供300焦耳的能量,看上去似乎很不错是吧,但这大约只相当于能提供0.00926瓦的功率,这似乎有点低,如果要加大功率的话,必须要大量电池并联,比如要获得1W的功率输出,那么需要100个这样的电池,这个电池重量多少呢,大约2千克碳-14,如果加上外壳,估计至少超过5千克以上。

美纳米金刚石电池自充电,封装一次使用2万年!违反能量守恒吗?

假如是锂离子电池的话,5KG锂电池,提供数千瓦肯定是没有问题的,短时间内数十千瓦也没有问题,从理论上来看,所谓的金刚石电池完全就是一个概念!

它有违反能量守恒定律吗?

尽管它号称能使用上万年,还不需要充电,听上去就像鬼话一样,但它却没有违反能量守恒定律,利用的是电子或者离子与放射性衰变的热能,放射性核电池已经是一种非常普遍的电源,在生物医学领域以及航天领域,还有很多边远无法供电的领域,核电池应用已经非常广泛!比如旅行者使用的就是氧化钚电温差电池!

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旅行者上的核电池

《火星救援》中就有将核电池拿来取暖,这种属于温差电池,但利用率也很低,因此会有大量的废热浪费,刚好可以在寒冷的火星车中作为热量来源!

美纳米金刚石电池自充电,封装一次使用2万年!违反能量守恒吗?

但NDB公司称可以做为替代锂离子电池作为电动车的能源,还能使用90年,这实在让人觉得有点像贾跃亭做的造车PPT,吹牛不打草稿啊!

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