В последние годы в России активно ведутся исследования по теме создания недорогой ядерной батареи, которая бы была безопасной и простой в производстве. Если по безопасности можно остановиться на изотопе никеля с периодом полураспада (и соответственно выделением энергии) сроком до 100 лет, то вот цены на сырье пока остаются высокими. Сам по себе изотоп никеля дорогой, а еще и способ его нанесения на подложку батареи – целая проблема.
Но ученые в Сибири решили впервые попробовать другой метод – химический, а вместо дорогой кремниевой подложки взяли дешевую алюминиевую фольгу. Выбранное решение оказалось правильным и позволило по-новому подойти к созданию элементов питания будущего.
Как оказалось, к поверхности алюминиевой фольги прикрепляется большее количество ионов, за счет чего возрастает и доля используемой энергии. Ученые обнаружили, что фольга оказалась технологически удобнее: ее легко обрабатывать и покрывать металлом, а изотоп при этом очень легко вернуть в исходную форму. При необходимости такое свойство позволяет даже переделать некачественные образцы.
Технологический процесс упростился: отпала нужда в дорогостоящем оборудовании. В термостойкий стакан наливают раствор с изотопом никеля, туда помещают образцы фольги и кипятят при температуре около 100º С. В итоге на подложку выпадает слой восстановленного металла.
Также российские исследователи отмечают, что у них были опасения, когда при таком способе покрытия из электролита вместе с никелем на подложку переходит небольшая примесь фосфора. Но опыты показали, что добавка фосфора не вредит покрытию, а только упрочняет и не влияет на необходимые для создания батареи свойства.
Для чего нужны перспективные ядерные батареи со сроком службы до 100 лет? Разработчики говорят о применении в разных сферах промышленности, в том числе для военных и космических проектов. Важно это и для медицины: люди, использующие кардиостимуляторы, в качестве источника энергии постоянно держат при себе сумку-батарею, что неудобно. Безопасная ядерная батарея будет такого размера, чтобы ее можно было вышить в тело человека.
Добавим, что над проектом работают специалисты Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук, Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика Решетнёва и Сибирского федерального университета. Разработку поддерживает финансово в рамках соответствующей государственной программы.
На фото вверху: никелированная активная поверхность. Источник: ИХХТ ФИЦ КНЦ СО РАН
