核动力电池最新技术进展_核动力电池最新技术

tamoadmin 手机推荐 2024-05-16 0
  1. 核动力电池是真的吗
  2. 原子能电池的发展情况
  3. 能用核能做手机电池吗?
  4. 微型核电池的研究情况
  5. 续航能力极强的核电池,为什么不应用在新能源汽车上?

人们已经掌握了核技术,为什么不用核电池作为汽车能源呢?

当人们购买新能源汽车时,他们更关心的是续航里程,包括电池的性能。目前电动车的电池主要是三元锂电池。但是众所周知,核电池的使用寿命非常长,储存电能的能力非常强,但是目前的电动车并没有把它作为电动车的驱动力。为什么?电动车使用核电池会有什么影响?

首先我们来看看核电池的性能。通常我们在军事和工业领域听到很多,因为是放射性同位素电池。在这些同位素的衰变过程中,释放的热能被半导体中的转换器转换成电能。它的主要优点是衰变过程中释放的能量的数量和速度不会受到外界环境的温度、化学反应、压力和电磁场的影响,而且原子核内的同位素长期工作,甚至达到几千年。其主要缺点是放射性污染严重。

核动力电池最新技术进展_核动力电池最新技术
(图片来源网络,侵删)

其次,使用电动汽车的主要目的是节能、环保、绿色出行,但核电池放射性污染太严重,使用电动汽车的初衷与新能源汽车不符;另外,核电池成本很高。主要用在一些军事领域,用在电动车上肯定会增加成本。电动车经济实惠,满足众多消费者的需求;另外,核细胞在衰变过程中非常大,容易爆炸,汽车的安全性无法保证。

当然不能因为核电池的一个突出优势就贸然尝试。毕竟电动车作为消费者的一种交通工具,与人息息相关,需要考虑的因素很多。只有克服和克服电动汽车用核电池的这些不利因素,才能充分发挥其优势。

总之,核电池的工作性能相对稳定,工作时间相对较长,但污染严重、原材料成本高、安全性差等这些因素是影响电动汽车的主要因素,所以目前的电动汽车没有配备核电池。

核动力电池是真的吗

近几年来,汽车的一***展趋向就是新能源。说白了新能源,指的是这些选用非传统车配然料做为驱动力来源于,或应用基本车配然料,却运用新式车截动力系统的汽车,这种新能源汽车是人们对保护生态环境及解决能源危机的物质。新能源并不只是电磁能,核能发电中的聚变能也是新能源的一种,那麼这类型号的核动力汽车,有可能发生在社会生活中吗?

实际上 早在上世纪的50时代,人们就早已生产制造出了核动力汽车。那时候的美国汽车大佬福特公司打造出了一台名叫“Nucleon”的汽车,它选用核反应堆推动,以核反应堆中的铀元素核反应为电力能源。根据核反应,水能够变为髙压蒸气并促进涡轮叶片,进而推动汽车。当蒸气制冷以后,又可以流到核反应堆再度加温,这般循环系统。据了解,一次瓦解铀的全工作状况能够让这款车行车大概8000公里。殊不知因为射线防护的难题无法得到处理,该辆车并没有动能产。

接着,福特公司再度发布了一款名叫“Seattle-iteXXI”的核动力汽车,此车可在氢燃料电池和核反应堆驱动力方式间转换,并配用了那时候自主创新感十足的电脑导航栏和数字地图等。除此之外,该辆车的上半部还能够和后半段分离出来,变为一辆能够穿梭在大街小巷的小轿车。但是该辆车在推送时,容易引起争议的并没有它的核电池配备,只是那六个车轱辘的设置。那时候,此车独特的车轱辘设计方案还引起了汽车到底是四轮或是六轮的争执。最后,这台核动力汽车仍然逃不出被封杀的运势。

人们对核动力汽车的想像并没有终止,在福特公司以后,知名的凯迪拉克也发布了一款核动力汽车,那便是凯迪拉克WTF。凯迪拉克WTF问世于2009年,它是因为庆贺凯迪拉克创立近百年而设计方案的。“WTF”的字母组合来自于“WorldThoriumFuel”,即钍然料。与以前的核动力汽车同样,凯迪拉克WTF也用的是核裂变反应为汽车给予电力能源,官方网声称此车仅需加上大概8克的钍就可以不断行车161万多公里。殊不知,此车也只滞留于概念跑车环节。

值得一提的是,现阶段发生的核动力汽车全是选用核反应的方法来开展的,他们并不可以算得上新能源汽车,而核反应才归属于新能源的范围内。实际上,核动力汽车所具有的极大动能,或许可以处理汽车数次给油和电池充电的难题,但容积过大,安全防护壳过厚的核反应堆,对汽车那样的小容积代步工具来讲则是没法承担的。

以现阶段的人们高新科技看来,核电池车系的前途并不容乐观。在现代社会,核能发电给我们的印像除开动能巨大以外,还意味着着非常高的危险因素,汽车生产商轻率发布这类车系大概率会不成功。或许直到技术性,成本费及安全系数等难题被处理后,这类具有危险因素的车辆才很有可能被我们所接纳。但是到那时,也许也有比核能发电更强的驱动力电力能源发生。有关核动力汽车,你觉得行得通吗?

原子能电池的发展情况

核电池是真实存在的。

而且它的使用时间可以达到90年,而且还不用充电,核电池的工作原理在核电站是基本上差不多的,主要利用核物质的发电原理和反应堆对热能自行加热然后一起,最后转化为电能。不过这样的电池听起来效果不错。如果能够放在能源车上,确实也是一项突破性的技术。

能用核能做手机电池吗?

中国第一个钚-238同位素电池

中国第一个钚-238同位素电池已在中国原子能科学研究院诞生了,同位素电池的研制成功填补了中国长期以来在该研究领域的空白,标志着中国在核电源系统研究上迈出了重要的一步。同位素电池是利用放射性同位素衰变过程释放的热能,通过热电偶转换成电能,具有尺寸小、重量轻、性能稳定可靠、工作寿命长、环境耐受性好等特点,能为空间及各种特殊、恶劣环境条件下的高空、地面、海上和海底的自动观察站或信号站等提供能源。同位素电池在美、俄等国已实际应用,用于航天器的能源供应 。

随着中国空间探测的进一步发展(包括“登月***”的启动)以及未来深空探测的需求,为中国航天器提供稳定、持久的能源已提到议事日程上来,作为迄今为止航天器仪器、设备最理想供电来源的同位素电池成为航天技术进步的重要标志,掌握同位素电池制备的一系列关键技术并具备自主研制生产能力显得尤为重要。2004年,原子能院同位素所承担了“百毫瓦级钚-238同位素电池研制”任务,在两年时间里要完成总体设计和一系列相关工艺研究,研制出样品 。

同位素所和协作单位并按制定的研究方案开展了大量的模拟实验、示踪实验、热实验等工作。最终检测表明电池性能完全达到了技术指标要求,辐射防护检测的各项指标均符合国家安全要求。中国第一个钚-238同位素电池诞生了。中国第一个钚-238同位素电池的研制成功是中国在核电源系统研究领域的重大突破,为继续探索、开发空间能源打下了坚实的基础 。

微型核电池的研究情况

你好,可以的。只是造价太高,寿命一般20年,比手机使用寿命长太多了。\x0d\核电池的概念早在上个世纪初便被提出,核电池并不是如字面意思上利用通常人们概念中的核反应(核裂变)生电,而是利用放射性同位素的衰变来产生能量。NanoTritium属于核电池中的非热转换型核电池,通过利用氢的放射性同位素氚的β衰变发射出的β粒子(高能电子)直接产生电流而发电。\x0d\一个典型的非热转换型核电池的结构示意图和样品如图所示:\x0d\\x0d\包括一个放射源层(放射性同位素,常用的为氚),以及一个捕获层(半导体材料,常见的为p-n结二极管)。核电池工作原理如下图所示:\x0d\\x0d\氚在β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时释放一个电子,即β粒子。氚放出的高能电子束在穿过窗口通道后进入捕获层,在通过p-n结的有效区域期间,半导体材料内部电子将被β粒子激发到激发态,形成电子-空穴对,由于p-n结内部的内建电场作用,电子和空穴将被分离到p-n结两端,从而形成宏观电压。如果在p-n结两段形成回路的话就产生了电流。\x0d\由于这个机制类似于光生伏特效应(Photovoltaic),所以才用β衰变作为能量源的核电池也被称为贝塔伏特电池(Bet***oltaic)。\x0d\\x0d\目前比较成熟的非热转换型核电池技术可以达到6%到8%的能量转化效率,而氚电池最高的能量转化效率是2005年W. Sun做出的10%。核电池的能量损失主要集中在以下几方面:\x0d\1. 直接损失:放射性同位素向各个方向发射β粒子,但捕获层只能在一个有限范围内捕获电子\x0d\2. 自吸收:同位素材料层由于自身厚度的原因将自己发出的β粒子吸收,所以同位素层要做的很薄\x0d\3. 介质损失:β粒子在到达捕获层之前穿过介质时发生散射和中和,所以有些***用真空作为介质层\x0d\3. 背散射:这是限制核电池能量转化效率的主要因素,β粒子穿过半导体捕获层时在电极和半导体材料死区中的损失

续航能力极强的核电池,为什么不应用在新能源汽车上?

微机电系统和纳米技术的研究在过去20年取得了巨大的进展, 研究者们开发了各种类型的微米和纳米尺度的器件。然而, 能量供给装置很难微小型化到相应尺度传统的电池或能量供给装置仍然用于微米和纳米器件, 这导致了整个系统体积增大、频繁充电或电池单元组布置的困难因此, 研究者们自20世纪90年代起开始将目光转向开发各种微型电池的技术上。其中, 基于涡轮燃烧的微型能量产生装置和微型燃料电池的目标是将机械能、热能和化学能转化成电能。这些技术都需要外部的微流体结构和外部能源驱动发动机并供给燃料到工作腔中, 或者促成化学反应实现能转换。微型铿电池也在研究当中, 但是这类电池能量密度低, 寿命短研究热点之一的还有微型太阳能电池阵列, 其缺点在于需要光作为原始能源。放射能可以在工业、农业和医疗服务等许多不同的领域可以得到应用, 能量产生是其最重要的应用领域这是因为核能在许多场合都是比常规能量产生形式更高效的能量产生方法。

1999年美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究者在美国能源部的资助下在国际上首先提出了结合微机电系统技术和核能科学与技术, 开展微型核电池或称放射性同位素电池的研究, 随后在美国国防部的资助下, 继续在美国康乃尔大学开展工作。 包括厦门大学萨本栋微机电研究中心在内的国内外许多研究小组也开始致力于这项研究当中。与其他技术相比, 微型核电池在许多领域具有应用前景, 特别是在需要长期时间功能的应用场合, 如植入式生物医疗微器件与用于环境监测的微型传感器或传感器网络放射性同位素的能量密度比化石或化学燃料的能量密度高了一倍, 并且若选择合适的放射性同位素, 可以实现长寿命的微型核电池。

空间研究机构,像美国的国家航空航天局(NASA)很久以前就已认识到放射性材料在发电方面的巨大潜力。NASA早在从20世纪60年代开始的一系列太空任务中,例如旅行者号探测器(Voyager)和不久前发射的,目前正在环绕土星轨道上运行的卡西尼探测器(Cassini),***用了放射性同位素热电子发电机(Radioisotope Thermoelectric Generators,RTG)。这些空间探测器离太阳太远,因此无法使用太阳能电池阵列供电。

RTG通过热电效应(亦称赛贝克-Seebeck-效应)将热能转化成电能。所谓赛贝克效应是指当加热一根金属棒(由两种金属或半导体材料对接而成-译者注)的一端时,受热端的电子就获得了较多的动能流向另一端,在该金属棒的两端产生电压。NASA使用的RTG多数像洗衣机大小,利用钚-238的高能射线产生巨大的热能。

但RTG无法大幅度降低尺寸。对于MEMS这样的微型设备,其表面积和其体积之比非常大。很大的相对表面积使得热量损失问题难以解决,而要维持RTG的正常工作,就必须保一定的温度。因此我们不得不寻找其他办法来把核能转化为电能。

2003年初,开发了一种微型电池,可以把放射性物质发射的高能粒子直接转化成电流。在这种电池里面,把少量的镍-63放在普通的硅p-n结(基本上就是一个二极管)附近。镍-63衰变时会发射β粒子。β粒子是一种从放射性同位素不稳定的原子核里自发的发射出来的高能电子。在电池中,β粒子使二极管的原子电离,产生电子-空穴对。这些电子和空穴被分割在p-n结界面的两边。这些被分离的电子和空穴向离开p-n结的方向流动,形成了电流。

在上述应用中***用镍-63非常理想,因为它发射的β粒子在蜕变之前最多在硅材料中能行进21μm。如果某种粒子具有更大的动能,那么它的行进距离将更长,这样就会辐射到电池外面。在我们制作的核电池中,每毫居里的镍-63能产生3毫微(10-9)瓦的功率。虽然功率不大,但是已经可以为其他机构正在研发的环境传感器和战场传感器上所使用的纳米存储器和简单的微处理器供电。 放射性同位素的选择是实现微型核电池的最重要的方面, 主要是基于辐射类型, 安全性、能量、相对比放射性、价格和半衰期。使用放射性同位素最重要的考虑因素始终是安全性。Gamma射线(伽马射线)具有很强的穿透能力, 需要相当大的外部屏蔽装置以减小放射剂量比。Alpha(阿尔法)粒子可以用于在半导体产生电子一空穴对, 但是它们会引起严重的晶格缺陷。纯的Beta射线发生器是微型核电池的最佳选择。表1给出了我们研究中考虑用于微型核电池的纯Beta放射源。镍-63具有超过100年的放射期, 在我们的研究中作为首选。从镍-63发射出的粒子或电子, 具有淤的平均能量和的最高能量, 这低于引起硅晶体结构永久性损伤

的200~250KeV闽值能量。另一方面, 最高运动能量67KeV的电子无法穿透人类皮肤的外层, 这保证了操作者的安全。 所开发的第一种类型的微型核电池是基于Beta辐生伏打效应, 即由于电子空穴对(EHPs)产生的正电荷流动, 从而形成电势差。如图1所示, 当EHPs扩散进入半导体pn结的耗尽区, 在pn结内建电场的作用下,实现对电子-空穴对的分离, 即电子向n区, 空穴向p区运动, 产生电流输出。

虽然辐生伏打效应与光生伏打效应类似, 微型核电池的开发比太阳能电池的开发要困难得多。主要原因在于核电池中的电子通量密度比太阳能电地中的光子通量密度要低。对于微电池而言, 由于使用了非常低放射强度的同位素, 电子通密度还会降低。从Beta放射性同位素放射出来的电子的能分布通常真有很宽的频谱范围。带有不同能的电子会停留在半导体pn结器件不同深度的位里。因此, 产生的EHPs的空间分布是不同的。为了获得更高的能量输出, 需要对pn结器件进行优化设计, 并***取微制造工艺达到尽可能将EHPs收集到耗尽层的目的。 事实上, 大多数微机电和纳米器件, 与低耗能电子器件, 所消耗的能量在毫瓦范围内。为了增加微型核电池的能物出, 如果允许, 应该选择高能量放射器具有更高的放射强度虽然枢放射性同位素的半衰期只有2.6年, 但其平均能为62KeV, 最高能量为250KeV, 这在硅基pn结器件中是允许的。如图5所示,设计并制作了应用-钷147放射性同位素作为原始能源的Beta型微型电池。作为电池的平面pn结器件的10mm*100mm面积为, 并且使用了约200mCi的钜-147。测得的开环电压0.29V, 短路电流为0.033mA。最大输出能量为5.7uW。下一步的工作是应用堆盛或芯片阵列连接的方法提高微型电池的输出电压。

两种应用于微机电系统和纳米器件的微型核电池, 并给出了利用钷-147放射性同位素实现输出能达到毫瓦级的Beta型微型核电池。

核电池是什么?

核电池又叫“放射性同位素电池”,它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线的热能转变为电能而制造而成。核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途。2012年8月7日,美国好奇号火星车抵达火星,核电池寿命可达14年。

一、污染太严重、辐射致命

核动力主要用于军用领域,核电池是一种放射性同位素电池,主要优点体积小、能释放很大的能量,缺点很致命:有很强的放射性污染,且制造过程中污染严重,要几千年才能恢复。这与电动汽车节能环保、绿色出行的初衷不相符。汽车不同于潜艇、卫星,空间有限,无法有足够的辐射防护,一辆随时散发辐射的车你敢不敢开?

二、成本高

核电池的造价成本非常高,因此目前主要运用在一些特殊的军事领域,运用到电动汽车上必定会增加它的成本,恐怕车价要翻十几倍了。因此目前想要将其运用到电动汽车上还是不可能的。核电池主要用于航天器的电源、卫星等电源,应用于电动车还处于遥远的设想,如果非要定做一部这样的电动车的话,价格大约要 数千万元。这个价格的车你买不买?

三、危险性高,容易被不法分子利用

最重要的还是安全问题,因为车辆在发生碰撞或者意外的时候,核电池一旦爆炸不仅仅会对乘客的生命造成致命威胁,且会产生核泄露威胁周边所有生物的生命安全。加上核电池在衰变过程中反应堆非常大,本身就容易发生爆炸,所以对于汽车的安全性是得不到保证的。而且核电池很容易被不法分子利用,改造成核弹,这一条就注定了核电池要收到***严密的监管,更不可能用于汽车领域了。