近日，日本原子能機構(JAEA)和韓國研究人員在核電池領域取得了重要突破，分別開發出了世界上第一款“鈾充電電池”和一種由碳-14同位素驅動的貝塔伏特電池原型，為可再生能源的儲存和利用提供了新的可能。

鈾電池概念(圖片來源：JAEA)

日本原子能機構宣布，其研發的鈾蓄電池使用貧化鈾(DU)作為負極活性物質，鐵作為正極活性物質。這款原型鈾充電電池的單電池電壓為1.3伏，接近普通堿性電池的1.5伏。經過10次充放電測試，電池性能幾乎沒有變化，表現出穩定的循環特性。

JAEA指出，21世紀初就提出了使用鈾作為活性材料的可充電電池概念，但此前沒有研究報告組裝的鈾可充電電池的具體性能。如果鈾充電電池的容量增加并投入實際使用，日本儲存的大量貧鈾將成為可再生能源電力供應網輸出控制的新資源。據日本原子能機構稱，目前日本儲存了約16000噸貧化鈾，全球儲存的貧化鈾約為160萬噸。

目前，日本原子能機構的目標是通過循環電解質來提高鈾蓄電池的容量。他們正在研究是否可以通過增加循環電解質的量以及鈾和鐵的濃度來增加容量，以及構成蓄電池的電極和膜的最佳材料是什么。如果成功提高鈾蓄電池的容量，并利用日本儲存的貧鈾將其投入實際使用，這種電池有望在調節大型太陽能發電廠的供需等方面發揮新作用。

隨著可再生能源的引入增加，對可充電電池的需求也不斷增加。為了穩定電力供應，需要通過可充電電池等儲能設備進行輸出控制，新型儲能技術的開發正受到廣泛關注。

(圖片來源：大邱慶北科學技術院)

與此同時，韓國研究人員也在核電池領域取得了進展。大邱慶北科學技術學院教授Su-Il In團隊開發出了一種由碳-14同位素驅動的貝塔伏特電池原型。這種核電池無需充電即可使用數十年甚至更長時間。

研究人員用碳-14制作出了一種原型貝塔伏特電池。他們選擇使用碳的放射性同位素是因為它只產生β射線。放射性碳是核電站的副產品，價格低廉、隨時可用且易于回收。而且由于放射性碳降解速度非常慢，因此放射性碳電池理論上可以使用數千年。

為了顯著提高新設計的能量轉換效率，該團隊使用了一種二氧化鈦半導體，并用釕基染料敏化。在原型電池的演示過程中，研究人員發現兩個電極上的放射性碳釋放的β射線觸發了陽極上的釕基染料，產生了電子雪崩，該電子雪崩被二氧化鈦層收集并穿過外部電路，從而產生了可用的電能。

Su-Il In表示，這些持久的核電池可以實現許多應用，包括為植入物、遠程應用和衛星供電。例如，心臟起搏器可以持續使用一輩子，無需進行手術更換。然而，這種貝塔伏特設計目前只能將一小部分放射性衰變轉化為電能，與傳統鋰離子電池相比性能較低。未來，進一步優化貝塔射線發射器的形狀并開發更高效的貝塔射線吸收器有望提高電池的性能并增加發電量。