Нуклеарне батерије
Још 1950-их, бетаволтаика — технологија за извлачење енергије бета зрачења — сматрали су научници основом за стварање нових извора енергије у будућности. Данас постоје стварни разлози да се са сигурношћу тврди да је употреба контролисаних нуклеарних реакција сама по себи безбедна. Људи већ користе десетине нуклеарних технологија у свакодневном животу, као што су радиоизотопни детектори дима.
Тако су у марту 2014. научници Јае Квон и Бек Ким са Универзитета у Мисурију, Колумбија, САД репродуковали први радни прототип компактног извора напајања на бази стронцијума-90 и воде. У овом случају, улога воде је енергетски пуфер, што ће бити објашњено у наставку.
Нуклеарна батерија ће годинама радити без одржавања и моћи ће да производи електричну енергију због распада молекула воде док ступају у интеракцију са бета честицама и другим продуктима распада радиоактивног стронцијума-90.
Снага такве батерије треба да буде у потпуности довољна за напајање електричних возила, па чак и свемирских бродова.Тајна новог производа лежи у комбинацији бетаволтаика и прилично новог физичког тренда — плазмон резонатора.
Плазмони се активно користе у последњих неколико година у развоју специфичних оптичких уређаја, укључујући ултраефикасне соларне ћелије, потпуно равна сочива и специјално штампарско мастило са резолуцијом вишеструко већом од осетљивости наших очију. Плазмонски резонатори су посебне структуре способне да апсорбују и емитују енергију у облику светлосних таласа иу облику других облика електромагнетног зрачења.
Данас већ постоје радиоизотопски извори енергије који претварају енергију распада атома у електричну енергију, али то се не дешава директно, већ кроз ланац међуфизичких интеракција.
Прво, таблете радиоактивних супстанци загревају тело посуде у којој се налазе, а затим се ова топлота помоћу термопарова претвара у електричну енергију.
Огромна количина енергије се губи у свакој фази конверзије; од тога, ефикасност таквих радиоизотопских батерија не прелази 7%. Бетаволтица се дуго не користи у пракси због веома брзог уништавања делова батерије зрачењем.
Истраживања су показала да се ови распаднути делови молекула воде могу користити за директно издвајање енергије коју апсорбују као резултат судара са бета честицама.
Да би нуклеарна батерија за воду радила, потребна је посебна структура од стотина микроскопских стубова титанијум-оксида прекривених платинастим филмом, по облику налик на чешаљ. У његовим зупцима и на површини платинасте шкољке има много микро-пора кроз које назначени продукти распадања воде могу да продру у уређај. Дакле, током рада батерије у „чешљу“ се одвија низ хемијских реакција — долази до распадања и формирања молекула воде, при чему настају и хватају се слободни електрони.
Енергију ослобођену током свих ових реакција „иглице” упијају и претварају у електричну енергију. Због плазмона који се појављују на површини стубова, који имају посебна физичка својства, оваква водено-нуклеарна батерија достиже максималну ефикасност, која може бити 54%, што је скоро десет пута више од класичних радиоизотопских извора струје.
Јонско решење које се овде користи је веома тешко замрзнути чак и на довољно ниским температурама околине, што омогућава коришћење батерија направљених новом технологијом за напајање електричних возила и, ако су правилно упаковане, такође у свемирским летелицама за различите намене.
Полуживот радиоактивног стронцијума-90 је отприлике 28 година, тако да Квонова и Кимова нуклеарна батерија може да ради без значајног губитка енергије неколико деценија, уз смањење снаге од само 2% годишње.Научници кажу да такви параметри отварају јасну перспективу за свеприсутност електричних возила.