不用充电就可以用几十年的电池?你知道吗?

不用充电就可以用几十年的电池?你见过吗?现如今手机早已成为了我们人类最亲密的伙伴,但是网上娱乐的幸福时光经常会被突然弹出的充电提醒打断,这时我们难免都会幻想一下,如果科学家能够发明出一款可以一直使用,并且不用充电的电池就好了。

其实这种电池在现实生活中是真实存在的,它就是“放射性同位素温差电池”俗称“核电池”,它的工作原理与核电站并不相同,我们可以把核电站的发电原理简单理解为,核反应堆裂变时产生的热能和热水,形成大量的水蒸气,从而推动汽轮机带着发电机一起转动,即核能→内能→机械能→电能的转化过程,而核电池的能量转换则更为简单,直接将放射性同位素衰变时产生的热能转化为电能,这当中的主要原理就是热电效应。

早在1821年,德国的物理学家塞贝克,就发现了一个神奇现象,将两种不同的金属两端连接在一起组成回路,如果两个接触点的温度不同,那么回路中就会产生电流,这就是热电效应中的“赛贝克效应”。因此核电池中主要有放射性同位素热源和温差电堆两个部分,它们一个供热,一个发电,源源不断地输出着电量。

目前,核电池中最常用的同位素是钚238,它在衰变过程中会释放出一个阿尔法粒子,阿尔法粒子的质量较大,速度较慢,并且用一张纸就可以轻易的阻挡正负粒子,所以大大减轻了电池的屏蔽重量,当阿尔法粒子在材料中受阻减速时就会释放出热量,据测算,钚238在衰变过程中的功率密度达到了0.41瓦每刻,并且半衰期长达87.7年,不用充电就可以长时间的提供电量,因此,科学家们率先将“核电池”利用到了尖端的科技研究上。

2012年,美国发射的“好奇号”火星探测器,成功在火星表面着陆,细心的朋友会发现,“好奇号”探测器身上少了两个太阳能电池板,取而代之的是一台重约45公斤的核电池,它不仅可以避免火星沙土对太阳能电池板的灰尘覆盖问题,还能够摆脱火星上恶劣的环境,温度、压力、电磁场化学反应的影响,持续的为探测器输出电量,虽然核电池的功率会随着同位素的衰变不断下降,预估计14年后将由当初的125瓦的功率输出降低至100瓦,但是它的使用寿命依旧远超太阳能电池。

除了航空航天领域,核电池还曾应用于医学上,心脏起搏器里面装就是这种核电池,它的重量仅有100多克,却可以在人体内连续工作10年以上,患者不必因为更换电池而反复进行开胸手术,同时,因为高昂的价格和核扩散等现实问题,目前和电池技术只能出现在不计成本的尖端行业,并不能作为普通商品出售。




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