Батарея Nano Diamond обеспечивает универсальное применение

Современная жизнь в значительной степени зависит от мобильных устройств с батарейным питанием, влияющих на повседневные аспекты нашей жизни, от телекоммуникационных устройств до транспортных средств. Существует растущий спрос на эффективные и экономичные аккумуляторы. Обычные батареи были пронизаны многочисленными проблемами, и в эпоху растущего внимания к глобальному потеплению и накоплению отходов производство должно соответствовать принципам и процессам устойчивого развития.

Наноалмазная батарея (NDB) представляет собой высокомощную альфа-, бета- и нейтронную гальваническую батарею на основе алмазов, которая может обеспечивать пожизненную экологически чистую энергию для многочисленных приложений и преодолевать ограничения существующих химических батарей. NDB действует как крошечный ядерный генератор. Источником энергии для NDB являются радиоизотопы среднего и высокого уровня активности, которые в целях безопасности защищены несколькими слоями синтетического алмаза. Энергия поглощается алмазом посредством процесса, называемого неупругим рассеянием, который используется для выработки электричества. Процесс самозарядки обеспечивает зарядку любого устройства или машины в течение всего срока службы, а срок службы батареи составляет до 28 000 лет.

Поскольку батарея самозаряжается и требует только воздействия естественного воздуха, любой избыточный заряд может накапливаться в конденсаторах, суперконденсаторах и вторичных элементах, чтобы продлить срок службы батареи для мобильных телефонов, самолетов, ракет, электромобилей, датчиков и других устройств и механизмов. .

Системные технологии

Технология Diamond Nuclear Voltaic (DNV) — Как устройство, DNV представляет собой комбинацию полупроводника, металла и керамики, которая имеет две контактные поверхности для облегчения сбора заряда. Несколько отдельных блоков соединены друг с другом через проводящие каналы, изготовленные путем осаждения никеля на стороне DNV для создания положительного и отрицательного контакта аккумуляторной системы, которая называется стопкой DNV. Между ними находятся радиоизотопы, которые при распаде испускают альфа-, бета- или нейтронное излучение. Затем он неупруго рассеивается в монокристаллическом алмазе (SCD), создавая заряды, которые собираются коллекторами заряда.

Каждый уровень стека DNV состоит из высокоэнергетического источника выходного сигнала. Такое расположение повышает общую эффективность системы и обеспечивает многослойный защитный экран для продукта.

Быстрое преобразование излучения в электричество — Известно, что все радиоизотопы выделяют большое количество тепла. Стратегическое размещение источника между блоками DNV способствует неупругому рассеянию, возникающему из-за наличия SCD в блоке DNV. Такая конструкция предотвращает самопоглощение радиоизотопом тепла и обеспечивает быстрое преобразование в полезную электроэнергию.

Тонкопленочная структура — Тонкопленочный профиль NDB позволяет поглощать излучение в SCD с минимальным самопоглощением. Благодаря своей гибкой конструктивной структуре эта технология может принимать любые формы и формы в соответствии с применением. NDB можно сделать настолько большим, насколько это необходимо для приложения, где минимальный размер составляет 40 мкм.

Процесс утилизации ядерных отходов — Радиоактивные отходы перерабатываются и перерабатываются для обеспечения устойчивости и продвижения экологически чистых источников энергии в безопасной и надежной среде.

Функции безопасности

Ключевыми нововведениями NDB являются сложные функции безопасности, охватывающие тепловую, механическую и радиационную безопасность.

Алмазный инкапсулятор — Радиационная безопасность достигается за счет герметизации DNV с помощью алмазного инкапсулятора, который удерживает излучение внутри устройства. Пакеты DNV вместе с источником покрыты слоем поликристаллического алмаза, который известен как наиболее теплопроводный материал и обладает способностью удерживать излучение внутри устройства. Кроме того, он в 12 раз прочнее нержавеющей стали, что делает аккумулятор прочным и защищенным от несанкционированного доступа.

Нанослои сделаны из хрома и свинца в структуре «дырка и крышка», которая улавливает излучение от DNV. Отверстие действует как канал теплопроводности, который отводит тепло к внешней части инкапсулятора. Хотя колпачок улавливает излучение, выходящее из отверстия, встроенного в компонент алмазного инкапсулятора NDB, он может поглощать и удерживать вторичное излучение, а также первичное излучение, близкое к фоновому уровню.

Встроенные тепловые вентиляционные отверстия — Источник высокой энергии, присутствующий в аккумуляторной системе, выделяет тепло во время работы. Это приводит к теплопроводности в системе. Вентиляционные отверстия в системе помогают проводить этот процесс по отношению к внешней поверхности бриллианта, чтобы поддерживать внутреннюю часть на оптимальном уровне.

ДСП с легированием бором — Чтобы использовать все аспекты системы, NDB — в дополнение к альфа- и бета-излучению — также включает использование нейтронного излучения с легированием бором-10. Легирование помогает преобразовать дополнительный нейтрон в альфа-луч.

Система блокировки — Использование ядерного источника энергии для аккумуляторной системы поднимает вопрос о распространении ядерного оружия из-за производства делящихся изотопов, таких как Pu-238 и U-232. Чтобы решить эту проблему, NDB использует механизм ионной имплантации, называемый «системой блокировки», который предотвращает использование, кроме производства электроэнергии. Это повышает удобство использования за счет соответствия требованиям безопасности потребителей.

Приложения

Автомобилестроение — Электромобили активно продвигаются различными правительствами, и поэтому это одна из самых быстрорастущих областей в последние годы. Естественно, его ключевой компонент — аккумулятор, приводящий в движение автомобиль, — также был тщательно разработан. В качестве аккумуляторной батареи NDB питает как традиционные элементы автомобиля, так и двигатели. Что, пожалуй, самое интересное, так это то, что такие инновации, как проекционные дисплеи, дополненная реальность, беспилотное вождение и бортовой ИИ, также могут поддерживаться с помощью NDB.

NDB можно было использовать днем ​​для питания автомобиля; ночью, когда машина припаркована, электромобиль с питанием от NDB может быть подключен к дому, где сгенерированный заряд может питать дом, а любой излишек может быть продан в сеть. Фактически это означает, что национальная энергосистема использует электроэнергию для краудсорсинга, что снижает растущий спрос на электроэнергию, связанный с ростом популярности электромобилей.

Аэрокосмическая промышленность — Авиационный рынок огромен, и многие технологические достижения связаны с цифровой революцией. Некоторые примеры использования NDB включают в себя обеспечение необходимого питания в таких областях, как кабина пилотов, для повышения безопасности полетов и питание черного ящика для помощи в спасении пропавших без вести самолетов. Черный ящик периодически посылает сигнал, чтобы сообщить о своем местонахождении; однако доступность сигнала зависит от питающей его батареи. В настоящее время ограничение заряда батареи черного ящика ограничивает время поиска, поскольку сигнал местоположения становится недоступным после разрядки батареи. NDB сможет увеличить срок службы батареи черного ящика, что даст поисковой группе больше шансов на спасение.

Недавние достижения в области космических технологий и появление электрических самолетов привели к увеличению спроса на их аккумуляторные системы, чему препятствуют опасения относительно долговечности и безопасности. Спутники и космические аппараты в значительной степени зависят от солнечной энергии, которая может быть нарушена суровыми космическими условиями. NDB можно использовать для питания дронов, электрических самолетов, спутников, космических вездеходов, скафандров и станций, обеспечивая при этом более длительную работу.

Медицинские технологии — Медицинские устройства и имплантируемые устройства, такие как слуховые аппараты и кардиостимуляторы, могут выиграть от длительного времени автономной работы в меньшем корпусе с дополнительным преимуществом безопасности. С NDB пациентам больше не нужно беспокоиться о подзарядке кардиостимулятора из-за его длительного периода полураспада. Поскольку в структуру NDB встроен слой собственного поглотителя излучения, он предотвращает утечку излучения из имплантируемых устройств.

Промышленный — Безопасность, выходная мощность и универсальность NDB обеспечивают мощность многих рутинных приложений и тех, которые трудно реализовать. Центры обработки данных, удаленные местоположения и агрессивные среды приложений NDB делают его выдающимся продуктом с точки зрения производительности и футуристических приложений.

Одним из недостатков Интернета вещей (IoT) являются сами физические устройства. Поскольку для каждой функции (например, освещения) потребуются датчики и приемники подключения Wi-Fi, им неизбежно потребуется электричество. Традиционно для этого использовались батареи и прямая электрическая проводка, но в любом случае существуют ограничения — батареи разряжаются, а для установки проводов требуется электрик, что может быть неудобно. Если бы использовался NDB, устройства IoT были бы полностью беспроводными и их можно было бы размещать где угодно, не беспокоясь о разрядке аккумулятора.

Заключение

NDB имеет зеленый цвет, так как не имеет выбросов, инертен по отношению к окружающей среде и не требует добычи кобальта. NDB — это более энергоемкая, долговечная и независимая от погодных условий альтернатива традиционным источникам энергии. Дополнительными преимуществами являются отсутствие вредных побочных продуктов и переработка ядерных отходов.

Эта технология может заменить другие источники энергии, такие как бензин и литий-ионные аккумуляторы, снизив их негативное воздействие на окружающую среду, вызванное выбросами и токсичными металлическими отходами.

Еще одна тенденция — нехватка кобальта, важнейшего компонента литий-ионных аккумуляторов. Поскольку NDB не содержит кобальта, это решение не зависит от нехватки сырья.

Наконец, одна из самых важных тенденций последнего времени — внезапный рост спроса на электромобили. Правительства всего мира работают над переходом от автомобилей, работающих на ископаемом топливе, к электромобилям — рынок, который идеально подходит для NDB.

Эту статью подготовила д-р Нима Голшарифи, главный исполнительный директор NDB (Сан-Франциско, Калифорния). Для получения дополнительной информации посетите здесь .