100 il işləyən və tam boşalmayan qəpik ölçüsündə batareya

Həyatımızda istifadə etdiyimiz əksər batareyaların ömrü məhduddur. Telefon hər gecə enerji yığmağa ehtiyac duyur, avtomobil açarının batareyası ən uyğun olmayan anda bitir, tüstü detektoru isə gecənin bir yarısında xəbərdarlıq siqnalı verməyə başlayır. İnsanlar batareyaları ya doldurur, ya dəyişir, ya da vəziyyətdən narazılıq edirlər.

Qaynarinfo xəbər verir ki, ABŞ-ın Nyu-York ştatında fəaliyyət göstərən "NRD, LLC" şirkəti isə tam fərqli yanaşma təklif edir: bir dəfə quraşdırılan və sonradan heç bir qulluq tələb etməyən enerji mənbəyi. Bu element yüzillik ömrə malik radioaktiv izotopun yavaş parçalanması hesabına işləyir. Bu barədə "AutoNocion" yazır.

Aprelin 10-da nüvə materiallarının istehsalı ilə uzun illər məşğul olan şirkət nikel-63 əsasında hazırlanmış "NBV" seriyalı bərk cisimli enerji elementini təqdim edib. Şirkətin iddiasına görə, bu qurğu 100 ildən artıq müddətdə heç bir enerji yığmadan və texniki xidmət olmadan fasiləsiz işləyə bilir.

Lakin burada mühüm bir məqam var. Qurğunun gücü o qədər aşağıdır ki, onu adi mənada "batareya” adlandırmaq müəyyən mənada yanıltıcı ola bilər. Bununla belə, texnologiyanın arxasında duran fizika tamamilə realdır və sahədə ən etibarlı hesab edilən prinsiplərdən birinə əsaslanır.

Enerjini kimyəvi reaksiya deyil, parçalanma təmin edir

Adi batareyalar enerjini kimyəvi reaksiyalar vasitəsilə saxlayır. Zaman keçdikcə həmin reaksiya zəifləyir və batareya sıradan çıxır. "NBV" isə fərqli prinsip üzrə işləyir. Bu, betavoltaik qurğudur və adi batareyadan daha çox günəş panelinə bənzəyir.

Fərq ondadır ki, günəş panelində yarımkeçiriciyə təsir edən fotonlar olduğu halda, burada radioaktiv izotopdan ayrılan beta hissəcikləri – yəni elektronlar istifadə olunur. Bu elektronlar yarımkeçirici tərəfindən tutulur və elektrik cərəyanı yaranır.

Enerji mənbəyi kimi istifadə olunan nikel-63 radioaktiv nikel izotopudur. O, aşağı enerjili beta hissəcikləri buraxaraq zamanla sabit mis atomlarına çevrilir. Həmin hissəciklər o qədər zəifdir ki, insan dərisindən və hətta nazik metal örtükdən keçə bilmir. Buna görə də nikel-63 uzunömürlü enerji mənbələri üçün əlverişli hesab olunur.

Qurğu tam qapalı bərk korpusda yerləşdirilib və hərəkətli hissələrə malik deyil. Bu da onun onilliklər ərzində toxunulmadan işləməsinə imkan verir.

Texniki göstəricilər

Şirkətin məlumatına görə, "NBV" elementi 5–500 nanovat güc istehsal edir. Boş gediş gərginliyi 1–20 volt, nominal cərəyan isə 7,5–33 nanoamper arasındadır.

Bütün qurğu 20 × 20 × 12 millimetr ölçülərində korpusda yerləşir. Bu, təxminən qəpik ölçüsündə olsa da, ondan daha qalındır. Şirkət bildirir ki, konkret tətbiq sahəsinə uyğun olaraq həm korpus, həm də texniki parametrlər dəyişdirilə bilər.

100 illik xidmət müddəti marketinq deyil

100 il işləmə iddiası reklam məqsədli rəqəm deyil, birbaşa fizika qanunlarından irəli gəlir. Bunun səbəbi nikel-63 izotopunun təxminən 101 illik yarımparçalanma müddətinə malik olmasıdır.

Yarımparçalanma müddəti radioaktiv atomların yarısının parçalanması üçün tələb olunan vaxtdır. Bu göstərici nüvə fizikasında ən dəqiq ölçülən sabitlərdən biri hesab olunur. Buna görə də enerji mənbəyinin gücünün zamanla necə azalacağını onilliklər öncədən hesablamaq mümkündür.

Vacib məqam ondan ibarətdir ki, batareya 100 ildən sonra dayanmayacaq. Həmin vaxt nikel-63 ehtiyatının təxminən yarısı qalacaq və qurğu ilkin gücünün təxminən 50 faizini istehsal etməyə davam edəcək.

Telefonu, avtomobili və ya LED lampanı işlədə bilməz

Texnologiyanın ən böyük məhdudiyyəti güc göstəricisidir. 500 nanovat bir vatın cəmi yarım milyonda bir hissəsinə bərabərdir.

Müqayisə üçün:

* Smartfon enerji doldurucuları bir neçə vat gücündə işləyir;

* Elektrikli avtomobil batareyaları on minlərlə vat-saat enerji saxlayır;

* Hətta sadə indikator LED-i belə onlarla millivat enerji sərf edir.

Bu isə o deməkdir ki, "NBV" davamlı şəkildə adi LED lampanı belə işlədə bilməz.

Florida Universitetində oxşar texnologiyanı araşdıran alimlərdən biri "Live Science"a bildirib ki, Çin istehsalı olan analoji batareyanın gücü smartfonun ehtiyac duyduğu enerjinin təxminən 0,01 faizinə bərabərdir.

Əslində problem enerji ehtiyatında deyil, onun buraxılma sürətindədir. Nikel-63 kifayət qədər böyük ümumi enerji ehtiyatına malikdir. Sadəcə həmin enerji son dərəcə yavaş şəkildə sərbəst buraxılır.

Bunu böyük su çənindən saniyədə bir damcı su axıdan kranla müqayisə etmək olar. Çəndə su çoxdur, lakin onu sürətlə istifadə etmək mümkün deyil.

Bu ideya yeni deyil

2024-cü ilin yanvarında Pekində fəaliyyət göstərən "Betavolt" startapı da nikel-63 əsaslı "BV100" adlı enerji elementini təqdim etmişdi. Onun ölçüsü 15 × 15 × 5 millimetr idi və 3 volt gərginlikdə 100 mikrovat güc istehsal edirdi.

Bu göstərici "NBV" ilə müqayisədə təxminən 200 dəfə yüksəkdir. Lakin "Betavolt" qurğusu üçün 50 illik xidmət müddəti açıqlanmışdı.

Nüvə batareyaları yeni texnologiya deyil. "NASA" hələ 1970-ci illərdən etibarən "Voyager" zondları və Mars aparatlarında radioizotop termoelektrik generatorlardan istifadə edir. Onlar plutonium-238 əsasında işləyir və yüzlərlə vat enerji istehsal edə bilir.

Lakin həmin qurğular istiliyi elektrik enerjisinə çevirir. Betavoltaik batareyalar isə beta hissəciklərini birbaşa elektrik cərəyanına çevirir və onların gücü nanovat səviyyəsində qalır.

Belə batareyalar harada istifadə oluna bilər?

"NRD" şirkəti yeni məhsulu insanların çatmasının çətin və ya çox bahalı olduğu yerlərdə istifadə etməyi planlaşdırır.

Potensial tətbiq sahələri:

* sənaye avadanlıqlarının monitorinqi;

* məlumat toplama sistemləri;

* uzaq məsafəli ekoloji sensorlar;

* təhlükəsizlik sistemləri;

* uzunmüddətli tibbi monitorlar;

* süni intellekt əsaslı avtonom sistemlər üçün ehtiyat enerji mənbələri.

Məsələn, okean dibində yerləşən sensorun və ya yüksək dağ zirvəsində quraşdırılmış müşahidə qurğusunun batareyasını dəyişmək çox baha başa gələ bilər. Belə hallarda onilliklərlə işləyən enerji mənbəyi iqtisadi baxımdan sərfəli olur.

Hazırda şirkət məhsulun qiymətini, kütləvi istehsal tarixini və bazara çıxarılma müddətini açıqlamayıb. Qurğunun real iş göstəriciləri hələ müstəqil laboratoriyalar tərəfindən tam şəkildə yoxlanılmayıb.

Bununla belə, bir məqam mübahisəsizdir: nikel-63 atomları öz təbii qrafikinə uyğun olaraq parçalanmağa davam edəcək. Bu texnologiyanın əsas üstünlüyü də məhz həmin sabitlik və uzunömürlülükdür.

Bu batareya heç vaxt telefonlarda istifadə olunmayacaq. Lakin okeanın dərinliklərində yerləşən bir sensorun və ya əlçatmaz ərazilərdə quraşdırılmış cihazın onilliklər boyu məlumat ötürməsini təmin edə bilər.

Aydın