Chicago.ru | Forum | Работа в США Чикаго

Телефон 50 лет без подзарядки
Список форумов → Технический

Чт, Фев 8, 2024 05:39am Betavolt - 81 d back

↑↓

Betavolt, китайский стартап, объявил о создании революционной батареи, способной обеспечивать питание смартфонов впечатляющие 50 лет без необходимости зарядки. Названная первой в мире миниатюризированной атомной энергетической системой, эта ядерная батарея использует 63 компактно расположенных ядерных изотопа в модуле размером меньше монеты.

Технология работает путем преобразования энергии, высвобождаемой при распаде изотопов, в электричество, концепция, изначально исследованная в 20-м веке и теперь воплощенная в жизнь Betavolt. Стартап начал испытания пилотной версии и намерен начать массовое производство батареи для различных коммерческих применений, включая смартфоны и дроны.

В официальном заявлении Betavolt заявил: "Наши атомные энергетические батареи могут обеспечивать стойкое питание в различных сценариях, таких как аэрокосмическая отрасль, искусственный интеллект, медицинские устройства, микропроцессоры, передовые сенсоры, маленькие дроны и микророботы." Они предвидят, что этот прорыв в области энергетики сделает Китай конкурентоспособным в наступающей эре технологии искусственного интеллекта.

Первая созданная Betavolt атомная батарея выдает 100 микроватт мощности, имеет напряжение 3 В, при этом ее размер составляет всего 15x15x5 кубических миллиметров. Компания планирует выпустить батарею мощностью 1 ватт к 2025 году. Небольшие размеры позволяют подключать несколько таких батарей, увеличивая общую выходную мощность. Betavolt предвидит будущее, где мобильные телефоны не требуют зарядки, а дроны могут летать бесконечно.

Сб, Апр 20, 2024 12:28pm [Аноним] - 8 d back

↑↓

A Chinese startup has revealed a groundbreaking battery that purports to provide continuous electricity for 50 years without requiring charging or maintenance.

Betavolt, based in Beijing, announced that its nuclear battery is the world's first to achieve the miniaturization of atomic energy, incorporating nickel-63 isotopes into a module smaller than a coin.

According to the company, this next-generation battery has already entered pilot testing and is set for mass production for various commercial uses such as phones and drones.

In a press release, Betavolt stated, "Our Betavolt atomic energy batteries are capable of meeting the demand for long-lasting power in diverse applications, including aerospace, AI devices, medical equipment, microprocessors, advanced sensors, small drones, and micro-robots."

This innovative energy solution is expected to position China at the forefront of the AI technological revolution.

The battery operates by converting energy from decaying isotopes into electricity, a concept explored in the 20th century. While the Soviet Union and the United States initially developed this technology for spacecraft, underwater systems, and remote scientific stations, the batteries were costly and bulky.

Under China’s 14th Five-Year Plan, efforts to miniaturize and commercialize nuclear batteries gained momentum, with research institutions in the US and Europe also contributing to their development.

Betavolt's initial nuclear battery can generate 100 microwatts of power and 3V of voltage, measuring 15x15x5 cubic millimeters. The company aims to produce a battery delivering 1 watt of power by 2025.

These batteries can be used in series for increased power output. Betavolt envisions applications such as phones that never require charging and drones with perpetual flight capabilities. The battery's design prevents fire or explosions from sudden force and allows operation in temperatures from -60C to 120C.

Betavolt emphasizes the safety of its atomic energy battery, noting its lack of external radiation, suitability for medical devices like pacemakers and artificial hearts, and environmental friendliness. After the decay period, the nickel-63 isotopes transform into a stable, non-radioactive copper isotope, posing no threat or pollution to the environment.

Сб, Апр 20, 2024 12:59pm [Аноним] - 8 d back

↑↓

Как бы круто было, если бы вам не приходилось заряжать свой смартфон? Я уверен, что многие об этом подумали, когда компания под названием BetaVolt объявила, что разработала монетного размера "ядерную батарею", которая прослужит 50 лет. Это настоящая новинка? Да, это так. Сможете ли вы купить такой "вечный" телефон в ближайшее время? Скорее всего, нет, к сожалению, из-за, ну, физики. Давайте разберемся, почему.

Все батареи делают одно и то же: они производят электрический ток для выполнения какой-то работы. Но энергия не бесплатна. Если эта работа - воспроизведение музыки на ваших Bluetooth-колонках, должно быть что-то, что теряет энергию. В хорошей старой батарейке типа АА происходит химическая реакция для производства тока. Эта химическая реакция не вечна, поэтому батарея в конечном итоге разряжается.

В ядерной батарее источником энергии является кусок радиоактивного материала, и она продолжает работать, как Энерджайзер, пока источник не перестанет быть радиоактивным, что не вечно, но намного дольше. Они на самом деле не новы. У космического аппарата Voyager 1, запущенного в 1977 году, есть ядерная батарея. Он сейчас находится на расстоянии более 15 миллиардов миль и все еще работает. Это довольно неплохой пробег!

Конкретный тип на Voyager называется радиоизотопным термоэлектрическим генератором, что большое название для того, что по сути является куском плутония в коробке. По мере распада плутония он преобразует массу в энергию, выделяя тепло. Если прикрепить к нему твердотельное устройство, разница температур между горячим и холодным металлами создаст напряжение и вызовет поток электрического тока.

Видимо, довольно странно, что только разница в температуре может генерировать электричество, но вы можете проверить это дома, используя некоторую медную проволоку и скрепку (без плутония), вставив один конец в ледяную воду, а другой в горячую воду. Этот тип источника питания отлично подходит для космических аппаратов, потому что в нем нет подвижных частей, так что он не выходит из строя и прослужит десятилетиями.

Теперь эта новая батарея, объявленная BetaVolt, использует другую технологию, называемую бетавольтайческой генерацией. Вместо использования тепловой энергии она захватывает выброшенные электроны, известные как бета-частицы, из радиоактивного изотопа никеля, чтобы образовать электрическую цепь. Она состоит из нескольких слоев никеля, заключенных между пластинами алмаза, которые служат полупроводником. Здесь есть еще много интересного, давайте разберемся.

Что происходит при радиоактивном распаде?
Никель-63 является изотопом стабильной версии элемента никеля, никеля-58. Это число - атомная масса - общее количество протонов и нейтронов в ядре атома. У никеля-63 есть пять лишних нейтронов, что делает его нестабильным. С течением времени один из этих лишних нейтронов распадется в протон и выделит новый электрон. С дополнительным протоном атом теперь будет медью-63, следующим элементом в периодической таблице. Эта ядерная реакция выделяет энергию, выбрасывая электрон из атома со значительной скоростью.

Важно знать, что скорость радиоактивного распада не постоянна; она зависит от количества атомов материала, поэтому производство электронов экспоненциально уменьшается с течением времени. В случае никеля-63 половина атомов распадется примерно через 96 лет - мы говорим, что у него "половинный период жизни" 96 лет.

Еще одна вещь, на которой мы должны быть ясны: вы получаете один электрон от одного атома никеля, и это все - этот атом больше не будет испускать электроны навсегда. После этого он просто превращается в бесполезную медь.

Итак... Является ли батарея BetaVolt радиоактивной?
Да, она является радиоактивной, поскольку испускает частицы через радиоактивный распад. Обычно мы классифицируем радиоактивный распад на три типа: альфа, бета и гамма. Эти метки основаны на типе излучаемого вещества. Альфа-частицы - это просто ядра атомов гелия, бета-частицы - это электроны, а гамма-лучи - это вид очень высокочастотного электромагнитного излучения.

Но это не обязательно означает, что это опасно. Мы постоянно подвергаемся фоновому излучению просто живя на Земле. (Даже бананы слегка радиоактивны, если вы хотите быть параноиком.) У батареи BetaVolt всего лишь небольшое количество материала, и, вероятно, в нее встроено какое-то экранирование. Плюс, бета-излучение не настолько вредно, как, скажем, гамма-лучи. Так что вероятно, ее использование будет безопасным.

Может ли она прослужить 50 лет?
Хорошо, давайте поговорим о электричестве. Сначала нам нужно разобраться с некоторыми основными терминами. Электрический ток - это просто поток электронов в цепи. Скорость этого потока измеряется в амперах: 1 ампер = 6,24 x 10^18 электронов, проходящих через определенную точку в секунду. Понятно?

Хорошо, мощность (P), измеряемая в ваттах, может быть рассчитана умножением электрического тока (I) на напряжение (V). Один ватт равен 1 джоулю энергии в секунду. Умножение мощности на период времени (∆t) дает нам общую энергию, использованную (∆E), обычно измеряемую в киловатт-часах.

Итак, батарея BetaVolt имеет напряжение 3 вольта и заявленную мощность 100 микроватт. Вы видите из уравнения выше, что если мы разделим мощность на вольты, это покажет нам, сколько тока протекает за секунду. Это дает нам электрический ток в 0,000033 ампера. Это очень мало - для сравнения, это в три раза меньше тока, чем вы можете получить от стопки пенни. (Кажется, не совсем справедливо, что никелевая батарея слабее, чем пенни батарея.)

Помните, этот электрический ток - это просто поток электронов от распада атомов никеля. Используя определение ампер выше, 0,000033 ампера означает, что у нас есть 2,08 x 10^14 электронов в секунду.

Зачем нам это важно? Потому что это говорит о том, сколько радиоактивного материала мы используем. Это означает, что нам нужно превратить 2,08 x 10^14 атомов никеля в медь каждую секунду, чтобы производить этот ток. Если бы мы использовали такой ток в течение 50 лет, мы бы потребляли 34,3 грамма никеля-63, что было бы примерно 3,8 см3 по объему, или примерно размер сахарного кубика. Звучит разумно.

Но помните, мы не можем поддерживать постоянный уровень тока, потому что скорость распада - а следовательно, и скорость производства энергии - экспоненциально уменьшается с течением времени. Итак, да, небольшая ядерная батарея может прослужить 50 лет. Но она будет очень слабой, и с каждым использованием она будет становиться все слабее.

Может ли она питать смартфон?
Конечно, скажите вы! Вероятно, вы захотите обновить свой телефон до тех пор. Давайте просто поставим цель на 10-летний телефон. Но есть проблема: вашему телефону требуется намного больше, чем 100 микроватт мощности. В качестве примера, батарея iPhone 13 имеет емкость 3 240 мАч (миллиампер-часов). Это означает, что она может выдавать 3,24 ампера в течение одного часа. Для одной зарядки батареи это равно 2,08 x 10^19 электронам. Будь это растянуто на час или на день, столько электронов вам понадобится, чтобы разрядить батарею.

Конечно, когда он находится в вашем кармане или лежит на столе ночью, он практически не тратит энергию. Но это не будет верно для батареи betavoltaic. Скорость потока тока будет определяться исключительно скоростью распада никеля-63 и тем, сколько его у вас есть - другими словами, он всегда включен. И он должен производить ток с такой скоростью, чтобы обеспечить работу ваших наиболее интенсивных задач.

Ваш телефон, вероятно, потребляет ток от 0,5 до 2 ампер, в зависимости от того, что вы делаете. Допустим, вы хотите батарею betavoltaic, которая производит 1,5 ампера в течение 10 лет, чтобы вы могли играть в Pokémon Go, когда захотите. Для этого потребуется общее количество 2,9 x 10^27 электронов, что означает, что вам нужно будет использовать 309 000 грамм никеля-63. Да, это 680 фунтов. Чтобы быть четкими, эта батарея будет весить столько же, сколько самка яка. Фактически, вам нужно будет больше, потому что скорость распада уменьшается со временем. Возможно, если вы откажетесь от игр и потокового воспроизведения и просто будете использовать телефон для базовых вещей, вам хватит на козу.

Так что да, ядерные батареи существуют, и они долговечны. Но пока телефоны не станут намного эффективнее, эти батареи не будут установлены в новейшие смартфоны. И в целом, они не очень подходят для приложений с переменной потребностью в энергии. Но я уверен, что они найдут специализированные случаи использования, требующие длительного срока службы и низкого потребления энергии - может быть, такие как дистанционные датчики?

Помнить имя на вашем компьютере

Помнить email на вашем компьютере
Показывать Email (адрес будет показан на странице)