手機核電池可續(xù)航20年 何時能量產(chǎn)？
微型核電池這個概念并不算新鮮，其實早在1999年就已經(jīng)被科學家提出了，其可行性在原理上也解釋得通，區(qū)別于核電站的核裂變生成電能，所謂的微型核電池，其實并不是利用核裂變轉(zhuǎn)化為電能的原理，而是利用放射性同位素的衰變來產(chǎn)生能量。
像這提到的20年不斷電的核電池，應(yīng)該是此前外媒提到的一種民用氚電池，產(chǎn)電的原理根本不需要經(jīng)過熱量轉(zhuǎn)換。這種電池使用的所謂“核原料”是氫的同位素氚，它的原子核由一個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成，又被稱為超重氫。
這是一種放射性物質(zhì)，會發(fā)生β衰變，放出高速移動的電子，即β射線，同時轉(zhuǎn)變成氦3。這種電池就是直接利用氚的衰變產(chǎn)生的β射線，讓這些高速電子射入半導(dǎo)體中，從而產(chǎn)生了微弱的電流。
具體原理來說，氚在β衰變中，原子核內(nèi)一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�質(zhì)子，同時釋放一個電子，即β粒子。氚放出的高能電子束在穿過窗口通道后進入捕獲層，在通過p-n結(jié)的有效區(qū)域期間，半導(dǎo)體材料內(nèi)部電子將被β粒子激發(fā)到激發(fā)態(tài)，形成電子-空穴對，由于p-n結(jié)內(nèi)部的內(nèi)建電場作用，電子和空穴將被分離到p-n結(jié)兩端，從而形成宏觀電壓。如果在p-n結(jié)兩段形成回路的話就產(chǎn)生了電流。
由于這個機制類似于光生伏特效應(yīng)，所以才用β衰變作為能量源的核電池也被稱為貝塔伏特電池。同時由于氚的半衰期長達12.43年，因此這種電池可以在長時間內(nèi)持續(xù)提供電池。但它產(chǎn)生的電流不大，只適合應(yīng)用于那些耗電較低但需要超長時間不間斷供電的場合，比如內(nèi)置醫(yī)療設(shè)備的供電，以及軍事或者太空用途。
為何無法量產(chǎn)？
那么既然是有可行性的，那么目前為何沒有見到量產(chǎn)的核電池呢？
1、首先便是安全性上，“核”這個詞，大家已經(jīng)不是很陌生了，在很多新聞中也都見過，比如“核電站爆炸”啦，“核彈將毀滅人類”啦，“核泄漏制造出了新怪物”啦，似乎“核”就是危險的代名詞一般，在核電站附近的居民甚至會達到談“核”色變的程度。
而正是由于人們對于核能潛意識里的忌憚，也就導(dǎo)致了核能的民用進展一直以來都非常緩慢，所以即便在實驗室中已經(jīng)實現(xiàn)了核電池的研發(fā)，科學家依然要對其進行漫長的安全評估，同時還要用更長的時間去進行宣傳，以消除人們的疑慮。如果沒有做好安全評估，那么恐怕即便是量產(chǎn)了，也不會有人敢用。引用一條比較有趣的段子：“普通電池發(fā)熱：我去要沒電；核電池發(fā)熱：我去要炸！”
2、其次還是安全性，我們知道，核電池想要應(yīng)用在手機中，是有尺寸限制的，即便目前的核電池避開核裂變，利用放射性同位素的核衰變，來減小其危險性，但是對于手機這種耗電量不大的設(shè)備來說，會導(dǎo)致核能釋放的能量只能在有限的空間內(nèi)釋放出來，從而造成熱量不能及時轉(zhuǎn)換或?qū)С觯敲措S著時間的積累，極有可能發(fā)生電池破裂或爆炸的危險。
3.另外，依然是因為安全性，在同位素的選擇上，雖然目前在自然界探明或人造的放射性同位素很多，但基于輻射類型、輻射安全性、能量穩(wěn)定性、半衰期和價格等因素的考慮，科學家目前仍未找到令人滿意的材料，所謂的氚，也不過可以看成是過度元素而已。