微型核电池

用于手机充电的电池

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历史版本

微型核电池（penny-sized nuclear battery）是指体积小，只有一硬币的厚度，电力极强，使用非常安全的“核电池”。可用于手机充电。它通过利用微型和纳米级系统开发出了一种超微型电源设备，这种设备通过放射性物质的衰变，释放出带电粒子，从而获得持续电流。

研究情况

微机电系统和纳米技术的研究在过去20年取得了巨大的进展,研究者们开发了各种类型的微米和纳米尺度的器件。然而,能量供给装置很难微小型化到相应尺度传统的电池或能量供给装置仍然用于微米和纳米器件,这导致了整个系统体积增大、频繁充电或电池单元组布置的困难。因此,研究者们自20世纪90年代起开始将目光转向开发各种微型电池的技术上。其中,基于涡轮燃烧的微型能量产生装置和微型燃料电池的目标是将机械能、热能和化学能转化成电能。这些技术都需要外部的微流体结构和外部能源驱动发动机并供给燃料到工作腔中,或者促成化学反应实现能转换。微型铿电池也在研究当中,但是这类电池能量密度低,寿命短研究热点之一的还有微型太阳能电池阵列,其缺点在于需要光作为原始能源。放射能可以在工业、农业和医疗服务等许多不同的领域可以得到应用,能量产生是其最重要的应用领域这是因为核能在许多场合都是比常规能量产生形式更高效的能量产生方法。

1999年美国威斯康星大学麦迪逊分校的研究者在美国能源部的资助下在国际上首先提出了结合微机电系统技术和核能科学与技术,开展微型核电池或称放射性同位素电池的研究,随后在美国国防部的资助下,继续在美国康乃尔大学开展工作。包括厦门大学萨本栋微机电研究中心在内的国内外许多研究小组也开始致力于这项研究当中。与其他技术相比,微型核电池在许多领域具有应用前景,特别是在需要长期时间功能的应用场合,如植入式生物医疗微器件与用于环境监测的微型传感器或传感器网络放射性同位素的能量密度比化石或化学燃料的能量密度高了一倍,并且若选择合适的放射性同位素,可以实现长寿命的微型核电池。

空间研究机构，像美国的国家航空航天局（NASA）很久以前就已认识到放射性材料在发电方面的巨大潜力。NASA早在从20世纪60年代开始的一系列太空任务中，例如旅行者号探测器（Voyager）和不久前发射的，正在环绕土星轨道上运行的卡西尼探测器（Cassini），采用了放射性同位素热电子发电机（RadioisotopeThermoelectricGenerators，RTG）。这些空间探测器离太阳太远，因此无法使用太阳能电池阵列供电。