Ученые разработали атомную батарейку с повышенной в 10 раз мощностью

Ученые разработали атомную батарейку с повышенной в 10 раз мощностью

Ученые НИТУ "МИСиС" представили инновационный автономный источник питания - компактную атомную батарейку, которая может работать до 20 лет. За счет оригинальной 3D-структуры бетавольтаического элемента ее размеры уменьшились втрое, удельная мощность повысилась в 10 раз. Потенциальная область применения - приборы, работающие при сверхнизких температурах в космосе, под водой и в высокогорных районах. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Applied Radiation and Isotopes.

В конструкции устройства используется оригинальная, запатентованная микроканальная 3D-структура никелевого бетавольтаического элемента. Ее особенность в том, что радиоактивный элемент наносится с двух сторон так называемого планарного p-n перехода, что позволяет упростить технологию изготовления элемента, а также контролировать обратный ток, который "крадет" мощность батареи. Особая микроканальная структура обеспечивает увеличение эффективной площади преобразования бета-излучения в 14 раз, что в результате дает общее увеличение тока.

"Выходные электрические параметры предложенной конструкции составили: ток короткого замыкания IКЗ - 230 нА/см2 (в обычной планарной - 24 нА), итоговая мощность - 31нВт/см2, (в планарной - 3нВт). Конструкция позволяет на порядок повысить эффективность преобразования энергии, выделяющейся при распаде ?-источника, в электроэнергию, что в перспективе снизит себестоимость источника примерно на 50% за счет рационального расходования дорогостоящего радиоизотопа, - рассказал один из разработчиков Сергей Леготин, доцент кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ "МИСиС".

При этом разработка позволит на порядок увеличить удельную мощность, за счет чего в три раза снизятся массогабаритные показатели элементов питания батарей на их основе с сохранением требуемого уровня выходной мощности.

Батарейка может быть применена в нескольких функциональных режимах: в качестве аварийного источника питания и датчика температуры в устройствах, используемых при экстремальных температурах и в труднодоступных (или совсем не доступных) местах: в космосе, под водой, в высокогорных районах.

В настоящий момент разработчики завершают процедуру международного патентования изобретения, а само устройство уже признано зарубежными экспертами. В частности, в обзоре международного агентства маркетинговых исследований Research and Markets НИТУ "МИСиС" назван одним из ключевых участников мирового рынка бетавольтаических батарей. Университет вошел в один ряд с такими компаниями, как City Labs, BetaBatt, Qynergy Corp и Widetronix.

В обзоре указано, что разработка ученых НИТУ "МИСиС" - батарейка на основе бетавольтаических элементов (БВЭ) - имеет большой потенциал, так как потребности в надежных элементах питания с длительным сроком службы растут во всех отраслях промышленности. С учетом уникальных характеристик - небольшого размера и безопасности - разработка НИТУ "МИСиС", сможет занять существенную долю рынка источников питания.