అణు బ్యాటరీలు

1950ల నాటికి, బీటా వోల్టాయిక్స్ - బీటా రేడియేషన్ యొక్క శక్తిని వెలికితీసే సాంకేతికత - భవిష్యత్తులో కొత్త శక్తి వనరులను సృష్టించేందుకు శాస్త్రవేత్తలు ఆధారం అని భావించారు. నేడు, నియంత్రిత అణు ప్రతిచర్యల ఉపయోగం అంతర్లీనంగా సురక్షితమైనదని నమ్మకంగా చెప్పడానికి నిజమైన ఆధారాలు ఉన్నాయి. రేడియో ఐసోటోప్ స్మోక్ డిటెక్టర్‌ల వంటి డజన్ల కొద్దీ అణు సాంకేతికతలను రోజువారీ జీవితంలో ప్రజలు ఇప్పటికే ఉపయోగిస్తున్నారు.

కాబట్టి, మార్చి 2014లో, USAలోని మిస్సౌరీ, కొలంబియా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన శాస్త్రవేత్తలు జే క్వాన్ మరియు బెక్ కిమ్ స్ట్రోంటియం-90 మరియు నీటిపై ఆధారపడిన కాంపాక్ట్ పవర్ సోర్స్ యొక్క ప్రపంచంలోనే మొట్టమొదటి వర్కింగ్ ప్రోటోటైప్‌ను పునరుత్పత్తి చేశారు. ఈ సందర్భంలో, నీటి పాత్ర శక్తి బఫర్, ఇది క్రింద వివరించబడుతుంది.

అణు బ్యాటరీ నిర్వహణ లేకుండా సంవత్సరాలపాటు పని చేస్తుంది మరియు బీటా కణాలు మరియు రేడియోధార్మిక స్ట్రోంటియం-90 యొక్క ఇతర క్షయం ఉత్పత్తులతో సంకర్షణ చెందడం వలన నీటి అణువుల విచ్ఛిన్నం కారణంగా విద్యుత్తును ఉత్పత్తి చేయగలదు.

అటువంటి బ్యాటరీ యొక్క శక్తి ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలకు మరియు అంతరిక్ష నౌకలకు కూడా శక్తినివ్వడానికి పూర్తిగా సరిపోతుంది.కొత్త ఉత్పత్తి యొక్క రహస్యం బీటావోల్టాయిక్స్ మరియు చాలా కొత్త ఫిజిక్స్ ట్రెండ్ కలయికలో ఉంది - ప్లాస్మోన్ రెసొనేటర్లు.

అల్ట్రా-సమర్థవంతమైన సౌర ఘటాలు, పూర్తిగా ఫ్లాట్ లెన్స్‌లు మరియు మన కళ్ళ సున్నితత్వం కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ రిజల్యూషన్‌తో కూడిన ప్రత్యేక ప్రింటింగ్ ఇంక్‌తో సహా నిర్దిష్ట ఆప్టికల్ పరికరాల అభివృద్ధిలో ప్లాస్మోన్‌లు గత కొన్ని సంవత్సరాలుగా చురుకుగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. ప్లాస్మోనిక్ రెసొనేటర్లు కాంతి తరంగాల రూపంలో మరియు ఇతర రకాల విద్యుదయస్కాంత వికిరణాల రూపంలో శక్తిని శోషించగల మరియు విడుదల చేయగల ప్రత్యేక నిర్మాణాలు.

నేడు, అణువుల క్షయం యొక్క శక్తిని విద్యుత్తుగా మార్చే రేడియో ఐసోటోప్ శక్తి వనరులు ఇప్పటికే ఉన్నాయి, అయితే ఇది నేరుగా జరగదు, కానీ ఇంటర్మీడియట్ భౌతిక పరస్పర చర్యల గొలుసు ద్వారా.

మొదట, రేడియోధార్మిక పదార్ధాల మాత్రలు అవి ఉన్న కంటైనర్ యొక్క శరీరాన్ని వేడి చేస్తాయి, అప్పుడు ఈ వేడిని థర్మోకపుల్స్ ద్వారా విద్యుత్తుగా మారుస్తుంది.

మార్పిడి యొక్క ప్రతి దశలో భారీ మొత్తంలో శక్తి పోతుంది; వీటిలో, అటువంటి రేడియో ఐసోటోప్ బ్యాటరీల సామర్థ్యం 7% మించదు. రేడియేషన్ ద్వారా బ్యాటరీ భాగాలను చాలా వేగంగా నాశనం చేయడం వల్ల బీటావోల్టికా చాలా కాలంగా ఆచరణలో ఉపయోగించబడలేదు.

చివరికి, శాస్త్రవేత్తలు అస్థిర అణువుల క్షయం ఉత్పత్తులతో పాటు విడుదలైన శక్తిని నేరుగా మార్చడానికి ఒక మార్గాన్ని కనుగొన్నారు. బీటా కణాలు (పరమాణువు క్షయం సమయంలో తగినంత వేగంతో ఉండే ఎలక్ట్రాన్లు) నీటి అణువులను హైడ్రోజన్, హైడ్రాక్సిల్ రాడికల్ మరియు ఇతర అయాన్లుగా విభజించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయని తేలింది.

బీటా కణాలతో ఢీకొనడం వల్ల నీటి అణువుల క్షీణించిన ఈ భాగాలు నేరుగా గ్రహించే శక్తిని సేకరించేందుకు ఉపయోగపడతాయని పరిశోధనలో తేలింది.

నీటి అణు బ్యాటరీ పని చేయడానికి, దువ్వెన ఆకారంలో ఉండే ప్లాటినం ఫిల్మ్‌తో కప్పబడిన టైటానియం ఆక్సైడ్ యొక్క వందలాది మైక్రోస్కోపిక్ నిలువు వరుసల ప్రత్యేక నిర్మాణం అవసరం. దాని దంతాలలో మరియు ప్లాటినం షెల్ యొక్క ఉపరితలంపై, అనేక సూక్ష్మ-రంధ్రాలు ఉన్నాయి, దీని ద్వారా నీటి కుళ్ళిన సూచించిన ఉత్పత్తులు పరికరంలోకి చొచ్చుకుపోతాయి. కాబట్టి, బ్యాటరీ యొక్క ఆపరేషన్ సమయంలో, "దువ్వెన" లో అనేక రసాయన ప్రతిచర్యలు జరుగుతాయి - నీటి అణువుల కుళ్ళిపోవడం మరియు ఏర్పడటం జరుగుతుంది, అయితే ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్పన్నమవుతాయి మరియు సంగ్రహించబడతాయి.

ఈ అన్ని ప్రతిచర్యల సమయంలో విడుదలయ్యే శక్తి "సూదులు" ద్వారా గ్రహించబడుతుంది మరియు విద్యుత్తుగా మారుతుంది. స్తంభాల ఉపరితలంపై కనిపించే ప్లాస్మోన్ల కారణంగా, ప్రత్యేక భౌతిక లక్షణాలను కలిగి ఉండటం వలన, అటువంటి నీటి-అణు బ్యాటరీ గరిష్ట సామర్థ్యాన్ని చేరుకుంటుంది, ఇది 54% కావచ్చు, ఇది క్లాసికల్ రేడియో ఐసోటోప్ కరెంట్ మూలాల కంటే దాదాపు పది రెట్లు ఎక్కువ.

ఇక్కడ ఉపయోగించిన అయానిక్ ద్రావణం తగినంత తక్కువ పరిసర ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా స్తంభింపజేయడం చాలా కష్టం, కొత్త సాంకేతికతతో తయారు చేయబడిన బ్యాటరీలను విద్యుత్ వాహనాలకు శక్తినివ్వడానికి మరియు సరిగ్గా ప్యాక్ చేయబడితే, వివిధ ప్రయోజనాల కోసం వ్యోమనౌకలో కూడా ఉపయోగించడం సాధ్యపడుతుంది.

రేడియోధార్మిక స్ట్రోంటియమ్-90 యొక్క సగం జీవితం సుమారు 28 సంవత్సరాలు, కాబట్టి క్వాన్ మరియు కిమ్ యొక్క న్యూక్లియర్ బ్యాటరీ అనేక దశాబ్దాల పాటు గణనీయమైన శక్తి నష్టం లేకుండా పని చేస్తుంది, దీనితో సంవత్సరానికి కేవలం 2% విద్యుత్ తగ్గింపు ఉంటుంది.ఇటువంటి పారామితులు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల సర్వవ్యాప్తికి స్పష్టమైన అవకాశాన్ని తెరుస్తాయని శాస్త్రవేత్తలు అంటున్నారు.