Радиоизотопный пьезоэлектрический генератор

Радиоизотопный пьезоэлектрический генератор ( РПГ ) — это тип радиоизотопного генератора , который преобразует энергию, запасенную в радиоактивных материалах, в движение, которое используется для выработки электричества с помощью многократной деформации пьезоэлектрического материала. Такой подход создает источник с высоким импедансом и, в отличие от химических батарей , устройства будут работать в очень широком диапазоне температур.

История

В 2002 году исследователи из Корнелльского университета опубликовали и запатентовали первую конструкцию. ^{[1] [2]}

Механизм

Пьезоэлектрический кантилевер установлен непосредственно над основанием из радиоактивного изотопа никель-63 . Все излучение, испускаемое при распаде тонкой пленки никеля-63 на уровне милликюри , имеет форму бета-излучения , состоящего из электронов . По мере того, как кантилевер накапливает испускаемые электроны, он накапливает отрицательный заряд, в то время как пленка изотопа становится положительно заряженной. Бета-частицы по существу переносят электронный заряд с тонкой пленки на кантилевер. Противоположные заряды заставляют кантилевер изгибаться в сторону изотопной пленки. Как только кантилевер касается тонкопленочного изотопа, заряд перескакивает через зазор. Это позволяет току течь обратно на изотоп, выравнивая заряд и сбрасывая кантилевер. Пока изотоп распадается (процесс, который может длиться десятилетиями), крошечный кантилевер будет продолжать движение вверх и вниз. Поскольку кантилевер при деформации непосредственно генерирует электричество, импульс заряда высвобождается каждый раз, когда кантилевер совершает циклический цикл.

Радиоактивные изотопы могут продолжать выделять энергию в течение периодов от недель до десятилетий. Период полураспада никеля-63, например, составляет более 100 лет. Таким образом, батарея, использующая этот изотоп, может продолжать поставлять полезную энергию как минимум половину этого времени. Исследователи продемонстрировали устройства с КПД около 7% с высокими частотами 120 Гц и низкочастотными (каждые три часа) самоходными приводами.

Смотрите также

• Атомная батарея
• Бетавольтаика
• Термоэмиссионный преобразователь
• Оптоэлектрическая ядерная батарея

Рекомендации

1. Билл Стил (16 октября 2002 г.). «Крошечная атомная батарея, разработанная в Корнелле, может работать десятилетиями без присмотра, питая датчики или машины». Корнеллские хроники . Проверено 1 сентября 2020 г.
2. Амит Лал, Хуэй Ли, Джеймс П. Бланшар, Дуглас Л. Хендерсон (12 ноября 2002 г.). «Активация радиоизотопов прямым зарядом и выработка энергии (US6479920B1)». Гугл Патенты .{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )