Десятилетия без перезарядки: Южная Корея впервые в мире создала ядерную батарею с перовскитом, увеличивающую подвижность электронов в 56 000 раз

Команда ученых из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) в Южной Корее разработала первую в мире бета-вольтаическую батарею нового поколения, интегрирующую перовскитовый поглотитель с радиоактивным изотопом углерода-14. Инновация увеличила подвижность электронов в 56 000 раз, обеспечив стабильную и высокоэффективную выработку энергии без перезарядки на протяжении десятилетий. Батарея, использующая квантовые точки углерода-14 и оптимизированный перовскитовый слой с хлоридными добавками, демонстрирует устойчивость в экстремальных условиях, что делает ее идеальной для военных операций, космических миссий и удаленных систем.

Бета-вольтаические батареи преобразуют энергию бета-распада радиоактивных изотопов в электричество, отличаясь высокой плотностью энергии и долговечностью. Команда DGIST напрямую соединила электрод с квантовыми точками углерода-14 с перовскитовым поглотителем, улучшив кристалличность слоя с помощью хлоридных добавок. Это позволило увеличить подвижность электронов в 56 000 раз и обеспечить стабильную мощность в течение 9 часов непрерывной работы. «Мы впервые доказали практическую применимость бета-вольтаических батарей», — заявил руководитель проекта, профессор Су-Иль Ин. Технология решает проблемы традиционных батарей, таких как литиевые, которые быстро изнашиваются в жаре, влаге или при интенсивном использовании.

Ключевая инновация — интеграция углерода-14, безопасного изотопа с длительным периодом полураспада, в электрод с квантовыми точками, и повышение стабильности перовскитового слоя. Это устраняет сложности, связанные с обращением с радиоактивными материалами, и обеспечивает долговечность компонентов. В отличие от предыдущих бета-вольтаических систем, страдавших от низкой эффективности и нестабильности, новая батарея демонстрирует выдающуюся производительность, сохраняя мощность даже в экстремальных условиях, таких как космос или арктические регионы.

Батарея открывает перспективы для применений, где замена источников питания затруднена: от спутников и марсоходов до военных систем и медицинских имплантатов. Ее высокая энергоэффективность и способность работать десятилетиями без обслуживания делают технологию революционной. «Мы планируем ускорить коммерциализацию и миниатюризацию», — отметил профессор Ин. Прорыв также подчеркивает потенциал перовскитов, ранее использовавшихся в солнечных панелях, для ядерной энергетики, задавая новые стандарты в разработке источников питания.

Ученые DGIST намерены масштабировать технологию, уменьшая размеры батарей и адаптируя их для широкого спектра применений. Проект может привести к созданию автономных систем для космических станций, глубоководных зондов и удаленных датчиков.

 Источник: Interesting Engineering