蘇州大學(xué)實(shí)現(xiàn)微型核電池轉(zhuǎn)換效率近8000倍提升
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】微型核電池是一種利用放射性同位素衰變能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，特別適用于傳統(tǒng)電池難以勝任或面臨挑戰(zhàn)的應(yīng)用場景，如遙感設(shè)備、醫(yī)療植入物和太空探索等領(lǐng)域。放射性同位素衰變不受外界環(huán)境如溫度、壓力和磁場的影響，因此微型核電池能夠提供持久且可靠的能源。然而，傳統(tǒng)微型核電池構(gòu)型中存在嚴(yán)重的自吸收效應(yīng)，阻礙了高效的能量轉(zhuǎn)換，尤其是針對具有超長半衰期和高達(dá)兆電子伏特α衰變能的錒系核素。
蘇州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)與輻射防護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授王殳凹、王亞星團(tuán)隊(duì)聯(lián)合蘇州大學(xué)納米科學(xué)技術(shù)學(xué)院、西安高新技術(shù)研究所、西北核技術(shù)研究所、湘潭大學(xué)等研究人員提出了一種基于“內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器”的錒系微型核電池結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，通過將錒系元素與發(fā)光鑭系元素的分子層級耦合，實(shí)現(xiàn)了放射性核素衰變能到光能轉(zhuǎn)換效率近8000倍的提升，并組裝了目前已知效率最高的輻光伏核電池。
研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于“內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器”的錒系微型核電池架構(gòu)，即通過錒系元素與發(fā)光鑭系元素的分子層級耦合，構(gòu)建一個內(nèi)置的能量轉(zhuǎn)換器。這一創(chuàng)新設(shè)計通過將錒系核素243Am摻雜到發(fā)光鑭系(Tb3+)元素配位聚合物中，實(shí)現(xiàn)了放射性核素與能量轉(zhuǎn)換單元的緊密耦合，從而顯著提高了能量轉(zhuǎn)換效率。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在僅使用不到10 µCi的243Am情況下，內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器中觀測到了錒系核素內(nèi)輻照誘導(dǎo)的自發(fā)光現(xiàn)象。進(jìn)一步的研究表明，從衰變能到自發(fā)光的能量轉(zhuǎn)化效率比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了近8000倍。通過將這一內(nèi)置能量轉(zhuǎn)換器與光伏電池相結(jié)合，成功將自發(fā)光轉(zhuǎn)化為電力輸出，得到了一種新型微型輻光伏核電池。
這種新型核電池的總能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了文獻(xiàn)報道最高的0.889%，單位活度功率為139μW?Ci-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于之前的設(shè)計。這一成果不僅展示了高效能量轉(zhuǎn)換的可能性，也為錒系核素在非核燃料循環(huán)領(lǐng)域的資源化利用提供了新的研究方向。此外，這一成果還為核廢料的資源化利用開辟了新途徑。核廢料中的錒系核素是長期放射性的主要源頭，通過將其轉(zhuǎn)化為微型核電池中的能源，不僅減少了放射性廢物的處理壓力，還實(shí)現(xiàn)了廢物的有效利用。
相關(guān)研究成果Micronuclear battery based on a coalescent energy transducer于近日發(fā)表在國際期刊《自然》(nature)。
參考資料來源：中國科學(xué)報
關(guān)注本網(wǎng)官方微信 隨時閱讀專業(yè)資訊
- 四部門：到2026年新制定國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)100項(xiàng)以上 2024-11-20 15:29:09
- 近日，工業(yè)和信息化部、生態(tài)環(huán)境部、應(yīng)急管理部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合印發(fā)《國家鋰電池產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2024版）》（以下簡稱《建設(shè)指南》）。
- 我國鐵路首次大規(guī)模試運(yùn)輸動力鋰電池 2024-11-20 14:56:13
- 11月19日，三列運(yùn)載動力鋰電池的列車分別從重慶長壽渝巴專用鐵路、四川宜賓港、貴陽國際陸港緩緩開出，這是我國鐵路首次大規(guī)模試運(yùn)輸動力鋰電池。
- 昆明理工大學(xué)新成果獲將為鋰電池回收帶來新突破 2024-11-11 17:13:00
- 隨著鋰電池的不斷普及，全球鋰離子電池市場的快速增長的同時，廢舊電池的處理問題也日趨明顯，而這背后，其實(shí)潛藏的是鋰電池回收難的問題。一方面，廢舊電池中蘊(yùn)含的有價金屬如鋰、鈷等資源，這些資源儲量有限，并且排放到環(huán)境中會成為污染源，因此若能得到有
- 固態(tài)電池賽道技術(shù)“比拼”進(jìn)入新熱潮，大規(guī)模商用加速 2024-11-11 14:59:05
- 當(dāng)下，企業(yè)相繼涌入固態(tài)電池賽道，但也請別忽視：現(xiàn)階段我們可以靠技術(shù)做到固態(tài)電池量產(chǎn)，但固態(tài)電池的制造成本很高，量產(chǎn)應(yīng)用仍然還在路上！降本，仍會是固態(tài)電池大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。
- 突發(fā)！世界上最大鋰電池回收廠發(fā)生爆炸 2024-11-11 10:47:55
- 當(dāng)?shù)貢r間10月30日下午1點(diǎn)30分左右，美國密蘇里州弗雷德里克敦的全球最大鋰電池回收廠之一Critical Mineral Recovery(關(guān)鍵礦物回收廠，簡稱 CMR)發(fā)生爆炸。
版權(quán)與免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
