世界上第一款同类核金刚石电池可以为设备供电 1000 多年

世界上第一个核金刚石电池使用半衰期为 5,700 年的碳 14 为设备供电。

金刚石电池收集由辐射激发的快速移动的电子，类似于太阳能使用光伏电池将光子转化为电能的方式。 （图片来源：布里斯托大学）

科学家们说，世界上第一个使用嵌入钻石中的放射性同位素的核动力电池可以为小型设备供电数千年。

英国布里斯托大学的科学家在 12 月 4 日的一份声明中解释说，核电池利用放置在放射源附近的钻石的反应自发产生电力。不需要线性或旋转运动。这意味着不需要像传统电源那样将磁体穿过线圈或在磁场中转动电枢以产生电流。

科学家们说，金刚石电池收集由辐射激发的快速移动的电子，类似于太阳能使用光伏电池将光子转化为电能的方式。

2017 年，同一所大学的科学家首次展示了一种原型金刚石电池——它使用镍 63 作为放射源。在新项目中，该团队开发了一种由嵌入人造钻石中的碳 14 放射性同位素制成的电池。

研究人员选择碳 14 作为源材料，因为它会发出短距离辐射，任何固体材料都会很快吸收这种辐射——这意味着无需担心辐射的危害。尽管摄入或裸手接触碳 14 很危险，但固定碳 14 的钻石可以防止任何短距离辐射逸出。

“钻石是人类已知的最坚硬的物质;我们实际上没有任何东西可以提供更多的保护，“布里斯托大学（University of Bristol）能源材料教授尼尔·福克斯（Neil Fox）在声明中说。

碳 14 是天然存在的，但它在用于控制核电站的石墨块中大量产生。研究人员发现，同种型集中在这些块的表面。

一个含有 0.04 盎司（1 克）碳 14 的核金刚石电池每天可以输送 15 焦耳的电力。相比之下，标准碱性 AA 电池重约 0.7 盎司（20 克），储能等级为每克 700 焦耳。它在短期内提供的功率比核金刚石电池更大，但会在 24 小时内耗尽。

相比之下，碳 14 的半衰期为 5,730 年，这意味着电池需要很长时间才能耗尽到 50% 的电量。这接近世界上最古老的文明的年龄。作为另一个比较点，由碳 14 金刚石电池供电的航天器将到达半人马座阿尔法星——我们最近的恒星邻居，距离地球约 4.4 光年——远在其电力明显耗尽之前。

科学家们说，这种电池可用于各种应用，包括电子产品、医疗设备和太空旅行。具体用途包括需要长时间运行但需要低功耗的 X 光机和医疗设备，如心脏起搏器，以及在困难和危险环境中运行的机器，如海底的石油和天然气机械。电池也可以做得足够小，以便为射频标签供电，以识别和跟踪地球或太空中的设备和有效载荷。

该电池由布里斯托大学和英国原子能管理局 （UKAEA） 的一个团队在英国牛津郡阿宾登附近的等离子体沉积装置上制造，没有活动部件，因此不需要维护，也没有任何碳排放。