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「原子力電池」は成熟期を迎えているのか?

ベータボルトテクノロジー、北京に本拠を置く企業は、Ni-63放射性同位体とダイヤモンド半導体(第XNUMX世代半導体)モジュールを使用した原子力電池の小型化を発表した。  

核電池(原子としてさまざまに知られています) バッテリー または放射性同位体電池、放射性同位体発生器、放射線電池、ベータボルタ電池)は、ベータ線を放出する放射性同位体と半導体で構成されています。放射性同位体ニッケル63から放出されるベータ粒子(または電子)の半導体遷移を通じて電気を生成します。ベータボルタ電池(つまり、発電に Ni-63 同位体からのベータ粒子放出を使用する核電池)技術は、1913 年の最初の発見以来 XNUMX 年以上にわたって利用可能であり、宇宙船ペイロードに電力を供給するために宇宙分野で日常的に使用されています。エネルギー密度は非常に高いですが、出力は非常に低いです。原子力電池の主な利点は、XNUMX 年間にわたって持続的に電力を供給できることです。 

表: バッテリーの種類

化学電池
デバイスに蓄えられた化学エネルギーを電気に変換します。これは基本的に、カソード、アノード、電解質という 3 つの基本要素で構成される電気化学セルです。再充電可能で、アルカリ電池、ニッケル水素 (NiMH)、リチウムイオン電池など、さまざまな金属や電解質を使用できます。電力密度は低いですが、出力は高くなります。  
燃料電池
燃料(多くの場合水素)と酸化剤(多くの場合酸素)の化学エネルギーを電気に変換します。水素が燃料の場合、生成されるものは電気、水、熱だけです。 
原子力電池(としても知られている 原子力電池 or ラジオアイソトープ電池 or 放射性同位元素発生器または 放射線電池)
放射性同位体の崩壊による放射性同位体エネルギーを変換して発電します。  

ベタボル電池: 放射性同位元素からのベータ放出 (電子) を使用する核電池。  

X線電池 放射性同位元素から放出されるX線放射線を使用します。原子力電池はエネルギー密度が高く寿命が長いものの、出力が低いという欠点があります。 

ベータボルトテクノロジーの真のイノベーションは、厚さ 10 ミクロンの単結晶第 5 世代ダイヤモンド半導体の開発です。ダイヤモンドは、バンドギャップが 63eV 以上と大きく、耐放射線性があるため、使用に適しています。高効率ダイヤモンドコンバーターは原子力電池製造の鍵となります。厚さ 2 ミクロンの放射性同位体 Ni-100 シートが 3 つのダイヤモンド半導体コンバーターの間に配置されます。バッテリーは複数の独立したユニットから構成されるモジュール式です。バッテリーの電力は15マイクロワット、電圧は15V、寸法は5 X XNUMX X XNUMX mmです。3

アメリカ企業ワイドトロニクスのベータボルタ電池は炭化ケイ素 (SiC) 半導体を使用しています。 

BV100は、開発された小型原子力電池です。 ベータボルトテクノロジー 現在はパイロット段階にあり、近い将来量産段階に入る可能性があります。これは、AI機器、医療機器、MEMSシステム、高度なセンサー、小型ドローン、マイクロロボットへの電力供給に利用できる可能性がある。 

このような小型化されたマイクロ電源は、ナノテクノロジーやエレクトロニクスの進歩を考慮して時代のニーズとなっています。  

ベータボルトテクノロジー 1年に出力2025ワットの電池を発売する予定だ。 

関連した話ですが、最近の研究では、最先端のベタボルタ電池よりも最大 3 倍高い出力を備えた新しい X 線放射ボルタ電池(X 線ボルタ電池)が報告されています。 

*** 

参照:  

  1. Betavolt Technology 2024. ニュース – Betavolt は民間用の原子力電池の開発に成功しました。 8 年 2024 月 XNUMX 日に投稿。 https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html 
  2. 趙 Y. ら 2024. 極限環境探査用のマイクロ電源の新しいメンバー: X 線電池。応用エネルギー。ボリューム 353、パート B、1 年 2024 月 122103 日、XNUMX/ DOI:  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103 

*** 

ウメシュプラサド
ウメシュプラサド
科学ジャーナリスト | 『Scientific European』誌創設編集者

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