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“保质期”超千年 苏州大学组装目前已知效率最高的辐光伏核电池
2024年09月23日 16:48:18
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：5303
电池是现代发展中颇具代表性的一类产品，其本身的作用是存储能源，当被运用在不同产品上时，可以充当离线供能的能源，也可以用于维持电路稳定。正因如此，电池的重要性体现在了便携设备、交通运输、可再生能源整合、电网稳定性以及新兴科技应用等多个方面。
【化工仪器网 行业百态】电池是现代发展中颇具代表性的一类产品，其本身的作用是存储能源，当被运用在不同产品上时，可以充当离线供能的能源，也可以用于维持电路稳定。正因如此，电池的重要性体现在了便携设备、交通运输、可再生能源整合、电网稳定性以及新兴科技应用等多个方面。
而现阶段，限制电池发展的两个主要因素便是寿命衰减以及温度对性能的影响。那么有没有可能存在一种电池，既不用担心温度等多种因素对性能造成影响，又可以稳定使用很久很久呢？近日，苏州大学给给出了肯定的答复。
根据苏州大学新闻网的报道，近日，苏州大学放射医学与辐射防护国家重点实验室王殳凹教授、王亚星教授团队联合苏州大学纳米科学技术学院、西安高新技术研究所、西北核技术研究所、湘潭大学等研究人员提出了一种基于“内置能量转换器”的锕系微型核电池结构设计理念，通过将锕系元素与发光镧系元素的分子层级耦合，实现了放射性核素衰变能到光能转换效率近8000倍的提升并组装了目前已知效率最高的辐光伏核电池。
微型核电池是一种利用放射性同位素物质衰变释放带电粒子原理制成的超微型电源设备，显著特点便是体积小、电力强。从原理上来说，这种电池会将少量的放射性同位素放置在特定的半导体材料附近，这些同位素衰变时会发射高能粒子，这些粒子与半导体材料相互作用，产生电子-空穴对，进而形成电流。而锕系核素尤其是超铀核素超长的半衰期和高达兆电子伏特的α(alpha)衰变能在这方面展示出了可观的发展前景。
但在实际生产中，这一过程存在很大的不确定性和不可控性。尤其是在传统的微型核电池构型中，严重的自吸收效应会阻碍了锕系α衰变能的转换，从而增加高效锕系放射性同位素微核电池的开发难度。
针对这一难点，苏大引导的团队在其锕系元素固体化学、分离化学、环境化学以及防护化学领域系列研究进展的基础上，提出了一种基于“内置能量转换器”的锕系微型核电池架构。并且团队通过实验测定和理论模拟两个角度进一步验证了内置能量转换器可以显著提高能量转换效率。
实验结果表明，放射性核素内置模式下从衰变能到光能的能量转化效率比传统结构提高近8000倍。此外，内置能量转化器还表现出卓越的结构稳定性和发光稳定性，将其与光伏电池相结合，能够将长期稳定的自发光转化为电能输出。
基于该成果，研究团队进一步开发了全新的锕系微型辐光伏核电池，总能量转化效率达到0.889%，并且持续运行200小时性能参数几乎没有衰减。理想状态下电池寿命可超过千年。
该成果对于未来核电池领域的发展意义重大，同时也有望在未来的能源格局中扮演重要角色。尽管我们并没有办法确定它投入实际使用的那天距离我们还有多远，但是此刻在能源领域埋下的种子相信会在不远的将来萌芽。
本文参考资料来源：苏州大学新闻网
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