一聽說“核電池”這三個字,一些恐核的人,內(nèi)心便開始顫抖……
但是,先別抖,咱們今天要說的這種核電池,它跟大家印象中的核電池那是完全不一樣的。
以前的核電池
用于太空探索的核電池,一般是利用放射性元素钚238衰變時(shí),自身放出大量熱量,通過熱電效應(yīng),把熱量轉(zhuǎn)換為電。
如果钚238對人類健康就像白開水一樣完全無害,那咱們的生活該有多美好,每家1公斤钚238,然后燒火做飯冬天取暖照明等等等一切全靠它了,而且最少能用100年!
但是很不幸,钚238有毒,所以它一般用在宇宙探測器上。
比如“旅行者1號”上面的核電池,也是采用钚238,重37.7公斤,能放出2400瓦的熱能,這些熱能可產(chǎn)生160瓦的電力。
“旅行者1號”已經(jīng)離開咱們太陽系到達(dá)星際空間,正是因?yàn)橛辛撕穗姵兀祟惒拍苁盏絹碜蕴栂颠吘墸?90億公里外“旅行者1號”的信息。
可民用的核電池
這種核電池不是采用重元素如钚、鈾等,它使用的氫的同位素氚。
氕就是平時(shí)咱們喝的水,H2O中的的H,而氘多了一個中子,如果水分子中的氫兩個都是氘,就叫做重水,比較貴,核電站中的重水堆需要它,如果只有一個氫是氘,就是半重水,地球上有3200分之1的水是半重水。
氚核中含有兩個中子,它又叫“超重氫”,有放射性,會發(fā)生β衰變,放出電子,半衰期為12.43年。雖然氚也是核武器諸如大當(dāng)量氫彈、中子彈中的聚變?nèi)剂希]有钚238那么壞。
例如,因?yàn)殡澳馨l(fā)射電子,所以可以用它激發(fā)熒光粉發(fā)光,常在夜光表、出口指示牌中用到。
氚的半衰期只有12.43年,每過12.43年氚就減少一半,所以地球上的氚很少,都是現(xiàn)炒現(xiàn)賣,它是宇宙射線沖擊大氣層時(shí)的產(chǎn)物,非常微量,大部分是人工合成的。
氚電池原理
它的原理跟太陽能發(fā)電類似,在太陽能發(fā)電中,太陽光在半導(dǎo)體(PN結(jié))中產(chǎn)生電子和空穴對時(shí),于是電子在內(nèi)電場的作用下流動,產(chǎn)生電力。
在氚電池中也是類似的道理,因?yàn)殡皶l(fā)射電子,當(dāng)這些電子被半導(dǎo)體捕獲后,就能產(chǎn)生電了。總的原理是這樣的。
這種核電池安全嗎?
氚的衰變只會發(fā)射電子,而這電子的能量很弱,用幾張紙就能擋住,不可能穿透到人體里面去,除非是,你用鐵錘把這種核電池砸得粉碎,然后吞到肚子里,那肯定是不安全了,不過話說回來,你把現(xiàn)在的鋰電池砸碎,吞到肚子里照樣也是不安全的。
這電池可用于手機(jī)嗎?
這種電池可連續(xù)工作20年以上,可在-40 C至+80 C的環(huán)境中工作,提供0.8伏、1.6伏、2.4伏的電壓,但是電流很小,目前只適合用在壓力或者溫度傳感器、智能傳感器、深海油井中的傳感器、醫(yī)療植入物、硅時(shí)鐘、涓流充電鋰電池、以及低功耗的處理器中。主要面向軍事用途,和工業(yè)應(yīng)用。
據(jù)悉,能夠在手機(jī)上使用的功率較大且安全廉價(jià)的核電池,目前還處于探索階段。