МОСКВА, 26 марта. /ТАСС/. Физики из Южной Кореи разработали технологию, позволяющую использовать нестабильные атомы углерода-14 для производства источников питания, способных вырабатывать электроэнергию на протяжении десятилетий и при этом безопасных для человека и природы. Подобные радионуклидные батарейки могут быть использованы для питания кардиостимуляторов и других имплантируемых устройств, сообщила пресс-служба Американского химического общества (ACS).
«Литиевые батарейки достигли своего лимита, что побудило нас приступить к разработке альтернативы для них. Мы избрали для этих целей радиоуглерод, так как его распады приводят к формированию только бета-частиц (электронов). Долгие сроки работы этих источников питания позволяют их применять для самых разных целей, в том числе для создания кардиостимуляторов, работающих всю жизнь пациента», — пояснил профессор Института науки и технологий Тэгу Кенбук Ин Суиль, чьи слова приводит пресс-служба ACS.
Как отмечают ученые, так называемые бетавольтаические элементы питания активно разрабатываются мировым научным сообществом в последнюю половину столетия. Они представляют собой полупроводниковые устройства, способные улавливать электроны, возникающие при бета-распадах нестабильных ядер, и использовать их для производства электричества.
Существующие батарейки такого рода конвертируют лишь небольшую долю вырабатываемых бета-частиц, менее 1%, в электрическую энергию, что значительным образом ограничивает их практическое применение. Южнокорейским физикам удалось повысить эффективность работы подобных источников в несколько раз за счет новой архитектуры данных источников питания.
В ее рамках ученые впервые предложили наносить углерод-14 в форме квантовых точек и наночастиц не только на отрицательный полюс батареи (анод), но и на положительный полюс (катод). Также исследователи добавили в источник питания специальный краситель на базе рутения, который взаимодействует с выделяющимися при распадах углерода-14 частицами и повышает эффективность обмена зарядами между полюсами, а также снижает потери энергии. Это дополнительно повысило КПД новых источников питания.
По текущим оценкам исследователей, их разработка преобразует в электрическую энергию около 3% энергии бета-частиц, что значительно расширяет перспективы практического использования бетавольтаические элементов в медицинской отрасли и при разработке различных автономных и космических систем. Дальнейшее совершенствование этих батарей позволит применять их в еще большем числе областей экономики и техники, подытожили физики.
