Vedci z Národnej výskumnej technologickej univerzity NITU MISiS  pod vedením profesora Katedry polovodičovej elektroniky a fyziky polovodičov Viktora Murašova predstavili inovatívny autonómny zdroj energie – kompaktnú atómovú batériu, ktorá dokáže pracovať až 20 rokov. Vďaka pôvodnej 3D štruktúre beta-voltaického prvku sa jej rozmery trojnásobne zmenšili, špecifický výkon sa zvýšil 10-krát a cena nákladov sa znížila o 50%. Výsledky sú zverejnené v medzinárodnom vedeckom časopise Applied Radiation and Isotopes.

Zariadenie využíva originálnu, patentovanú mikrokanálovú 3D štruktúru niklového beta-voltaického prvku. Jeho zvláštnosťou je, že na obe strany takzvaného planárneho p-n prechodu je aplikovaný rádioaktívny prvok, ktorý umožňuje zjednodušiť technológiu výroby článkov a tiež riadiť spätný prúd, ktorý „kradne“ energiu batérie. Špeciálna štruktúra mikrokanálov poskytuje 14-násobné zvýšenie efektívnej plochy prevodníka beta žiarenia na elektrický prúd, čo vedie k výraznému zvýšeniu množstva získavaného elektrického prúdu.

„Výstupné elektrické parametre navrhovaného riešenia boli: skratový prúd IKZ – 230 nA / cm2 (v obvyklom planárnom – 24 nA), konečný výkon – 31nW / cm2, (v planárnom – 3nW). Konštrukcia umožňuje zvýšiť rádovo účinnosť premeny energie uvoľnenej pri rozpade β-zdroja na elektrinu, čo v budúcnosti zníži náklady na zdroj asi o 50% v dôsledku racionalizácie použitia drahého rádioizotopu” –  uviedol jeden z vývojárov Sergei Legotin, docent katedry polovodičovej elektroniky a fyziky polovodičov, NITU MISiS.

Vyvinutá technológia zároveň umožní zvýšiť merný výkon rádovo, vďaka čomu sa hodnoty hmotnosti a veľkosti batériových článkov na ich základe trikrát znížia pri zachovaní požadovanej úrovne výstupného výkonu.

Batériu je možné používať v niekoľkých funkčných režimoch: ako núdzový zdroj napájania a snímač teploty v zariadeniach používaných pri extrémnych teplotách a na ťažko dostupných (alebo úplne neprístupných) miestach: vo vesmíre, pod vodou, vo vysokohorských oblastiach.

V súčasnosti vývojári dokončujú postup medzinárodného patentovania vynálezu. Samotné zariadenie už bolo medzitým zahraničnými odborníkmi uznané ako originálne riešenie. Najmä v prieskume medzinárodnej agentúry pre marketingový výskum Research and Markets bol NITU MISiS označený za jedného z kľúčových hráčov na globálnom trhu betavoltaických batérií. Univerzita sa radí medzi spoločnosti ako City Labs, BetaBatt, Qynergy Corp a Widetronix.

Recenzia naznačuje, že vývoj vedcov NITU MISiS – batérií založených na betavoltaických článkoch (BVE) – má veľký potenciál, pretože vo všetkých priemyselných odvetviach rastie dopyt po spoľahlivých batériách s dlhou životnosťou. S prihliadnutím na jedinečné vlastnosti – malé rozmery a bezpečnosť – bude vývoj systému NUST MISIS schopný obsadiť významný podiel na trhu s napájaním.

Zdroj:
misis