來自西北師範大學的研究人員,與中國甘肅駐龍科技合作,開發出一款新一代核電池,該電池利用碳-14 同位素及碳化硅 (SiC) 變壓器製成。這款新型核電池在容量方面相較於前代有了重大改進,且是本土自主研發的。核電池,又稱為放射性同位素電池或原子電池,利用內部放射性同位素衰變產生的能量來發電。由於放射性同位素的半衰期可長達幾十年,甚至幾個世紀,因此核電池的使用壽命遠超化學電池,這使得核電池非常適合用於太空船和遠程環境傳感器,同時在醫療植入物中,當適合的放射性材料被使用時也具潛在優勢。
NASA 在 1977 年的旅行者探測器及 2012 年的火星好奇號探測器中均已部署核電池,中國亦在其月球任務探測器嫦娥三號和嫦娥四號中使用核電池。此項最新的成功是中國計劃建立更小、更強大的核電池以滿足工業應用的一部分。
新一代核電池「乾紀元天書」具備多項技術升級
較之前的型號,新一代電池名為「乾紀元天書」,其放射性材料的使用比例限制在 22%,同時在不改變電壓或穩定性的情況下,將功率最大化至 2.6 倍。「早期版本存在功率低、集成度差及成本高等問題,因此團隊專注於將設備製作得緊湊、強大、實惠且完全國產化。」西北師範大學的項目負責人蘇毛根解釋道。研究團隊指出,「乾紀元天書」相較於「駐龍-1」有五項重大升級,包括更匹配的放射性源及三維堆疊設計,這不僅節省空間,還改善了集成度。
此外,微電源管理系統及內置傳感器使其能夠自供電運行。該電池的效率提升得益於中國製造的碳化硅變壓器。
新一代電池的體積僅略超過一立方英寸(16.8 立方厘米)。使用 129 毫居里的碳-14,它能提供 0.713 微安的電流、2.06V 的電壓及最大輸出 1.13 微瓦。傳統核電池一般使用熱電材料將衰變熱轉化為電力。然而,這些電池所使用的系統體積龐大,並需要高温運行。相比之下,「乾紀元天書」直接將衰變釋放出的電子或貝塔粒子轉化為電流,並作用於碳化硅半導體中。研究人員表示,這款電池的工作方式類似於太陽能電池板,雖然它並不依賴光線,而是利用輻射。
儘管研究人員僅將電池體積縮小了 17%,卻成功將體積功率密度提升了約 15 倍。此外,由於碳的半衰期為 5730 年,這款核電池的有效使用壽命可達數千年,《南華早報》在報導中指出。

