Этот прорыв может оказаться весьма полезным для удовлетворения высоких энергетических потребностей в таких критически важных областях, как военные операции и исследование космоса.
Первый в мире бета-электрический элемент нового поколения обещает десятилетия стабильной и высокоэффективной энергии без подзарядки. (Изображение)
shkyo30 /iStock
Исследовательская группа из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук (DGIST) в Южной Корее достигла 56 000-кратного увеличения подвижности электронов, разработав новый бета-вольтаический элемент, который объединяет слой перовскитного поглотителя с радиоактивным изотопным электродом.
Это знаменует собой создание первого в мире бета-вольтаического элемента нового поколения, который обещает стабильную и высокоэффективную генерацию электроэнергии на протяжении десятилетий без подзарядки.
«Это исследование знаменует собой первую в мире демонстрацию практической жизнеспособности бета-вольтаических ячеек», — сказал профессор Су-Ил Ин, возглавлявший группу.
Прямое подключение повышает производительность
Исследовательская группа напрямую подключила радиоактивный изотопный электрод к слою перовскитного поглотителя.
Внедрив квантовые точки на основе углерода-14 в электрод и тщательно улучшив кристалличность слоя перовскитного поглотителя, они успешно добились как стабильной выходной мощности, так и значительного повышения эффективности преобразования энергии.
«Используя двойные добавки на основе хлора с пленкой перовскита и радиоактивными изотопами углеродных наночастиц/электродов с квантовыми точками, мы повысили фазовую стабильность и эффективность преобразования энергии бета-вольтаического устройства», — добавили исследователи в новом исследовании.
Этот прорыв может оказаться весьма полезным для критически важных приложений, таких как военные операции и исследования космоса, где спрос на энергию остается высоким.
«Мы планируем ускорить коммерциализацию технологий электропитания следующего поколения для экстремальных условий и продолжить работу по миниатюризации и передаче технологий», — добавил профессор.
Устранение ограничений обычных батарей
Разработка отвечает растущей потребности в решениях в области электропитания, которые преодолевают ограничения современных аккумуляторов, таких как литиевые и никелевые, которые страдают от короткого срока службы и уязвимости в экстремальных условиях, таких как жара и влажность.
«В последние годы разработка долговечных и эффективных источников энергии для удовлетворения меняющихся потребностей в энергии стала вопросом первостепенной важности», — отмечают исследователи.
«Бетавольтаические элементы стали многообещающим решением благодаря своей способности использовать радиоизотопы в качестве источника энергии. Они отличаются замечательной долговечностью и высокой плотностью энергии, что делает их идеальными для питания устройств в удаленных или суровых условиях, где замена или обслуживание устройства нецелесообразны».
Однако практическое развитие этой технологии сдерживается сложностью обращения с радиоактивными материалами и обеспечения долговременной стабильности компонентов ячейки.
Исследовательская группа решила эти проблемы, интегрировав изотоп углерода-14 с прочным и эффективным слоем перовскита.
«Данное исследование представляет собой первую успешную интеграцию перовскита в бета-вольтаический элемент, положив начало перовскитным бета-вольтаическим элементам (ПБЭ)», — подчеркивается в исследовании.
Демонстрируется значительный прирост производительности
Полученный бета-гальванический элемент не только продемонстрировал значительное увеличение подвижности электронов, но и поддерживал стабильную выходную мощность в течение девяти часов непрерывной работы.
Такое резкое повышение эффективности, о котором свидетельствует 56 000-кратное увеличение подвижности электронов и стабильная выходная мощность в течение длительных периодов времени, означает важный шаг вперед в преодолении традиционных ограничений бета-вольтаической технологии.
«Эти результаты знаменуют собой значительный прогресс в этой области и открывают многообещающий путь к практическому применению перовскитных бета-вольтаических ячеек для генерации энергии в суровых условиях, где критически важна долгосрочная и стабильная подача энергии», — говорится в заключении исследования.
Sourse: interestingengineering.com
