Betavolt Technology , een in Peking gevestigd bedrijf, heeft de miniaturisatie aangekondigd van een kernbatterij met behulp van het radio-isotoop Ni-63 en een diamanthalfgeleidermodule (een halfgeleider van de vierde generatie).
Een kernbatterij (ook wel atoombatterij , radio-isotopenbatterij, radio-isotopengenerator, stralingsvoltaïsche batterij of betavoltaïsche batterij genoemd ) bestaat uit een bèta-emitterende radio-isotoop en een halfgeleider. Deze batterij wekt elektriciteit op door de halfgeleiderovergang van bètadeeltjes (of elektronen) die worden uitgezonden door de radio-isotoop nikkel-63. De technologie van de betavoltaïsche batterij (een kernbatterij die bètadeeltjes van de Ni-63-isotoop gebruikt voor energieopwekking) bestaat al meer dan vijftig jaar, sinds de eerste ontdekking in 1913, en wordt routinematig gebruikt in de ruimtevaartsector om ladingen van ruimtevaartuigen van stroom te voorzien. De energiedichtheid is zeer hoog, maar het vermogen is zeer laag. Het belangrijkste voordeel van een kernbatterij is de langdurige, continue stroomvoorziening gedurende vijf decennia.
Tabel: Soorten batterijen
| Chemische batterij zet de in het apparaat opgeslagen chemische energie om in elektriciteit. Het is in feite een elektrochemische cel die bestaat uit drie basiselementen: een kathode, een anode en een elektrolyt. Kan worden opgeladen, er kunnen verschillende metalen en elektrolyten worden gebruikt, bijvoorbeeld Alkaline-batterijen, Nikkel Metaalhydride (NiMH) en Lithium Ion. Het heeft een lage vermogensdichtheid maar een hoog vermogen. |
| Brandstof batterij zet de chemische energie van een brandstof (vaak waterstof) en een oxidatiemiddel (vaak zuurstof) om in elektriciteit. Als waterstof de brandstof is, zijn de enige producten elektriciteit, water en warmte. |
| Nucleaire batterij (ook gekend als Atoombatterij or Radio-isotoop batterij or radio-isotoopgenerator of Straling-voltaïsche batterijen) zet radio-isotoopenergie uit het verval van radioactieve isotopen om in elektriciteitsopwekking. Kernbatterijen hebben een hoge energiedichtheid en gaan lang mee, maar hebben het nadeel van een laag vermogen. Bètavoltaïsche batterij: een nucleaire batterij die gebruik maakt van bèta-emissies (elektronen) van de radio-isotoop. Röntgen-voltaïsche batterij maakt gebruik van röntgenstraling uitgezonden door de radio-isotoop. |
De echte innovatie van Betavolt Technology is de ontwikkeling van een enkelkristallijne, vierde-generatie diamanthalfgeleider met een dikte van 10 micron. Diamant is geschikter voor gebruik vanwege de grote bandgap van meer dan 5 eV en de stralingsbestendigheid. Hoogefficiënte diamantconverters zijn de sleutel tot de productie van kernbatterijen. Tussen twee diamanthalfgeleiderconverters worden radioactieve Ni-63-platen van 2 micron dikte geplaatst. De batterij is modulair opgebouwd uit verschillende onafhankelijke eenheden. Het vermogen van de batterij bedraagt 100 microwatt, de spanning is 3 V en de afmetingen zijn 15 x 15 x 5 mm³.
De bètavoltaïsche batterij van het Amerikaanse bedrijf Widetronix maakt gebruik van siliciumcarbide (SiC) halfgeleiders.
De BV100, de miniatuur-kernbatterij ontwikkeld door Betavolt Technology , bevindt zich momenteel in de pilotfase en zal naar verwachting binnenkort in massaproductie gaan. Deze batterij zou gebruikt kunnen worden voor het aandrijven van AI-apparatuur, medische apparatuur, MEMS-systemen, geavanceerde sensoren, kleine drones en microrobots.
Dergelijke geminiaturiseerde micro-energiebronnen zijn dringend nodig met het oog op de vooruitgang op het gebied van nanotechnologie en elektronica.
Betavolt Technology is van plan om in 2025 een batterij met een vermogen van 1 watt op de markt te brengen.
In verband hiermee rapporteert een recente studie een nieuwe röntgenstraling-voltaïsche (röntgen-voltaïsche) batterij met een tot driemaal hoger vermogen dan dat van de modernste bètavoltaïsche batterijen.
***
Referenties:
- Betavolt Technologie 2024. Nieuws – Betavolt ontwikkelt met succes atoomenergiebatterijen voor civiel gebruik. Geplaatst op 8 januari 2024. Beschikbaar op https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html
- Zhao Y., c.s. 2024. Nieuw lid van micro-energiebronnen voor extreme omgevingsverkenningen: röntgen-voltaïsche batterijen. Toegepaste energie. Deel 353, deel B, 1 januari 2024, 122103/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103
***
 module. ){kind=link}