Вчені DGIST створили перший практичний бета-електричний елемент наступного покоління, використовуючи вуглець-14 та перовскіт.
Вчені досягли значного прориву, створивши перший у світі бета-електричний елемент наступного покоління. Це вдосконалене джерело живлення було виготовлено шляхом безпосереднього з’єднання радіоактивного ізотопного електрода з перовскітним поглинальним шаром – передовим матеріалом, відомим своєю ефективністю.
Щоб підвищити продуктивність, команда вбудувала квантові точки на основі вуглецю-14 в електрод та покращила структуру перовскітного шару. Ці інновації призвели до високостабільної вихідної потужності та вражаючої ефективності перетворення енергії. Результати дослідження були опубліковані в журналі Chemical Communications під керівництвом професора Су-Іль Ін з кафедри енергетичних наук та інженерії DGIST (президент Кунву Лі).
Нова розроблена технологія пропонує стабільне, тривале живлення без необхідності підзарядки, що робить її перспективним енергетичним рішенням наступного покоління для галузей, що потребують тривалої автономності живлення, таких як дослідження космосу, імплантовані медичні пристрої та військове застосування.
Оскільки мініатюризація та точність електронних пристроїв стрімко прискорюються, зростає попит на інноваційні технології живлення, які мінімізують потребу в частому заряджанні. Однак сучасні основні акумулятори, включаючи літієві та нікелеві, мають короткий термін служби та вразливість до тепла та вологи, що обмежує їхню надійність в екстремальних умовах. Технологія бета-електричних елементів, здатна забезпечувати стабільну потужність протягом років або навіть десятиліть, стає сильною альтернативою.
Бетавольтаїчні елементи: довгострокові, безпечні та недостатньо використані
Бета-вольтаїчні елементи генерують електроенергію, вловлюючи бета-частинки, що випромінюються під час природного радіоактивного розпаду. Теоретично вони можуть працювати десятиліттями без обслуговування. Бета-частинки також мають чудові переваги в біологічній безпеці, оскільки вони не можуть проникати через шкіру людини. Проте практичний прогрес був обмежений через проблеми з поводженням з радіоактивними матеріалами та забезпеченням стабільності матеріалів.
Щоб подолати ці труднощі, команда професора Іна розробила гібридний квантовий бета-електричний елемент, поєднавши ізотопний електрод на основі вуглецю-14 з високоефективним шаром перовскітного поглинача. Вони значно покращили властивості переносу заряду, точно контролюючи кристалічну структуру перовскіту, використовуючи такі добавки, як хлорид метиламонію (MACl) та хлорид цезію (CsCl). В результаті, розроблений бета-електричний елемент досяг приблизно 56 000-кратного збільшення рухливості електронів порівняно з традиційними системами. Він підтримував стабільну вихідну потужність протягом дев’яти годин безперервної роботи, демонструючи видатну продуктивність.
Професор Су-Іль Ін прокоментував: «Це дослідження знаменує собою першу у світі демонстрацію практичної життєздатності бета-вольтаїчних елементів. Ми плануємо прискорити комерціалізацію технологій живлення наступного покоління для екстремальних умов та продовжити мініатюризацію та передачу технологій». Докторант Джунхо Лі, один із перших авторів, додав: «Хоча це дослідження пов’язане з щоденними викликами, які часто здаються неможливими, нами рухає сильне почуття місії, знаючи, що майбутнє нашої країни тісно пов’язане з енергетичною безпекою». Джерело