آیا این باتری عمری طولانیتر از اهرام مصر دارد؟ باتری الماس کربن-۱۴ با طول عمر ۵۷۰۰ سال!
آیا تصور داشتن یک باتری که برای هزاران سال بدون نیاز به شارژ مجدد کار کند، برایتان جذاب است؟ دانشمندان در حال توسعه نوع جدیدی از باتری الماس هستهای هستند که قادر است به طور مداوم برای هزاران سال انرژی تولید کند، بدون اینکه نیازی به شارژ دوباره داشته باشد. این فناوری، که توسط محققان دانشگاه بریستول در مطالعات اولیه شرح داده شده و اکنون توسط استارتآپهایی مانند NDB Inc. دنبال میشود، شامل جاسازی کربن رادیواکتیو در داخل یک الماس مصنوعی است. این باتری به عنوان منبع تغذیه طولانیمدت و ذاتاً ایمن توصیف شده است.
باتری با سوخت کربن رادیواکتیو
قلب این نوآوری، کربن-۱۴، یک ایزوتوپ رادیواکتیو است که در بلوکهای گرافیتی از راکتورهای هستهای تولید میشود. کربن-۱۴، با نیمه عمری در حدود ۵۷۳۰ سال، با واپاشی خود جریان ثابتی از انرژی را آزاد میکند. محققان با محصور کردن آن در داخل یک الماس آزمایشگاهی دریافتند که نه تنها میتوانند این انرژی را به الکتریسیته تبدیل کنند، بلکه از خود الماس نیز میتوان به عنوان یک سپر محافظ برای جلوگیری از فرار تشعشعات مضر استفاده کرد.
دکتر تام اسکات، که آزمایشهای اولیه را در بریستول رهبری میکرد، به بیبیسی گفت که باتری الماس “هیچ قسمت متحرکی ندارد، هیچگونه آلودگی تولید نمیکند و نیازی به تعمیر و نگهداری ندارد.” او افزود که این باتری میتواند به عنوان یک راه ایمن برای استفاده مجدد از زبالههای هستهای عمل کند. در حالی که خروجی قدرت هر سلول بسیار کوچک است، طول عمر تقریباً ابدی آن، این باتری را به طور منحصربهفردی برای دستگاههای کم مصرف که به راحتی نمیتوان آنها را شارژ یا تعویض کرد، مناسب میسازد.
تحولی بزرگ در اکتشافات فضایی
یکی از فوریترین کاربردها در فناوری فضایی است. پنلهای خورشیدی معمولی در مناطق سایه یا فراتر از دسترس اشعههای خورشید با مشکل مواجه میشوند، در حالی که ژنراتورهای ترموالکتریک رادیوایزوتوپی (RTG)، که در ماموریتهایی مانند وویجر و کیوریاسیتی استفاده میشوند، به پلوتونیوم-۲۳۸ کمیاب و به شدت تنظیم شده متکی هستند. یک باتری الماس، سبک و پایدار، میتواند ابزارهای فضاپیما را برای قرنها روشن نگه دارد و یک راه حل بالقوه برای ماموریتها به سیارات بیرونی یا حتی کاوشگرهای بین ستارهای ارائه دهد.
ناسا قبلاً علاقه خود را به منابع تغذیه جایگزین با ماندگاری طولانی، همانطور که در استراتژی سیستمهای قدرت رادیوایزوتوپی خود تشریح شده، نشان داده است. کارشناسان میگویند که اگر باتری الماس قابل ارتقا باشد، میتواند وابستگی به RTGهای سنتی را به شدت کاهش دهد، اگرچه چگالی توان نسبتاً پایین آن یک محدودیت عمده باقی میماند.
فراتر از فضا: کاربردهای پزشکی و روزمره
در بازگشت به زمین، ایده یک باتری که هرگز نیازی به شارژ ندارد، علاقه آشکاری را برای لوازم الکترونیکی مصرفی و تجهیزات پزشکی برانگیخته است. به عنوان مثال، یک ضربانساز قلب که توسط چنین باتری تغذیه میشود، میتواند برای دههها بدون نیاز به جراحی تعویض، به کار خود ادامه دهد. به طور مشابه، حسگرهای محیطی قرار داده شده در مناطق دورافتاده یا خطرناک میتوانند دادهها را به طور نامحدود بدون دخالت انسان جمعآوری کنند.
استارتآپ NDB Inc.، مستقر در کالیفرنیا، در نشستهای خبری ادعا کرده است که نمونههای اولیه آن در نهایت میتوانند خروجیهای توان بالاتری ارائه دهند و به طور بالقوه این مفهوم را به دستگاههای تلفن همراه مانند تلفنهای هوشمند یا لپتاپها گسترش دهند. اما آزمایشهای مستقل و دادههای بررسی شده توسط همتایان محدود باقی ماندهاند و بسیاری از کارشناسان در مورد تبلیغات بیش از حد جدول زمانی تجاری هشدار میدهند.
موانع فنی و دیدگاه عمومی
در حالی که به نظر میرسد علم پشت این فناوری منطقی است، چالشهای قابل توجهی باقی مانده است. تولید الماسهای مصنوعی در مقیاس بزرگ پرهزینه است و جابجایی مواد رادیواکتیو – حتی اگر به طور ایمن مهار شده باشند – موانع نظارتی را به همراه دارد. دیدگاه عمومی مانع دیگری است. اگرچه پوشش الماسی به طور موثر از خروج تشعشعات جلوگیری میکند، اما متقاعد کردن مصرفکنندگان به حمل یک “باتری هستهای” در جیب خود، یک مشکل بازاریابی است که علم به تنهایی نمیتواند آن را حل کند.
با این حال، وعده یک باتری ۵۰۰۰ ساله همچنان توجه محققان، دولتها و رهبران صنعت را به خود جلب میکند. همانطور که پروفسور اسکات در یافتههای اولیه خود، منتشر شده از طریق دانشگاه بریستول، اشاره کرد، نکته کلیدی در اثبات ایمنی و قابلیت اطمینان نهفته است: “میزان تشعشعات خروجی از یک باتری الماس کمتر از میزان تشعشعاتی است که بدن انسان از خود ساطع میکند.”