鑽石核能電池 恆久遠的供電力



鑽石核能電池 恆久遠的供電力

「鑽石恆久遠」是一句經典的廣告詞,表現鑽石無匹的強度使它歷久彌新。不過鑽石所打造的電池也一樣有著極為長久的續電能力, 使用5000年電量才會掉一半。
英國布里斯托大學(University of Bristol)的研究團隊試著利用放射性同位元素來做電池能量源,外頭包覆著一層人造鑽石,同時成為電流迴路,也可以利用鑽石的強度來阻擋放射線,一舉兩得。
這種電池不是以化學能來發電,也不是發電機的作用,而是利用射線電池(Betavoltaic device)的原理。核物質釋放的貝他射線(β-ray)被人造鑽石吸收後,就會形成小小的電流。目前研究團隊是用鎳63作為放射源,因為鎳63就是典型的貝他射線放射源,但是它的產量很少,不適合大量應用。所以研究團隊希望用碳14為核心。研究團隊主持人湯姆史考特教授(Tom Scott )說:「我們計畫以核廢料物質來做電池核心,既能處理核廢料,還能轉換成更好的用途,而碳14就是我們的目標。」
在科學領域上,碳14是個常見的名詞,它稀少的存在於自然界中,生物體內都有固定數量的碳14,因此常常做為歷史定年工具,可以定年到10萬年之間的化石與遺物。
但是碳14也會從提煉核武的過程中產生,主要是石墨式反應器的副產品,英國在冷戰期間,大量製作核武的時間裡,產生了9.5萬石墨塊。石墨就是晶格形狀不同的碳,因此這些石墨塊裡,就會連帶產生大量的碳14。要是能精煉出純萃的碳14,並且包覆在鑽石裡,就能形成一枚鑽石外殼的核電池。
尼爾福克斯博士(Dr. Neil Fox)說:「貝他射線(β-ray)如果與裸露的皮膚接觸,確實會產生緩慢的輻射傷害,但是鑽石是人類已知的最堅硬物質,因此它的高密度可以擋住所有貝他射線。」



用鑽石做外殼的鑽石電池,既供電,又保值。(圖/布里斯托大學)
不過由於碳14所製成的電池的功率並不高,目前估計,一公克的碳14鑽石核電池,僅能在一天內提供15焦耳,還不到一枚3號電池的量。但是它的使用時間極長,需要5730年才會使功率衰退一半,而這種歲月已超過許多人類文明的存在時間了。史考特教授補充說:「我們認為,鑽石核電池是使用在低耗電與長時間使用的電子設備中,比如人工器官、太空人造衛星、高空無人飛機,甚至行星探測船等。」


布里斯托大學介紹的鑽石電池原理。
當然,即使技術上可行,在實際應用上還是難題,不管是碳14的精煉,或是人工鑽石的合成,目前都還非常昂貴,因此想看到能夠恆久供電的鑽石核電池問世,還需要一段時間。

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