Les Japonais ont en effet développé des batteries qui peuvent durer des centaines d'années. Ils sont basés sur des diamants synthétiques et des isotopes radioactifs. Selon les chercheurs, de telles batteries conviennent, par exemple, à des équipements spatiaux. Bien entendu, ils présentent des inconvénients, mais aussi de nombreux avantages.
Les auteurs du projet sont des scientifiques et des ingénieurs de l'Institut national des sciences des matériaux (NIMS). Pour autant que l'on sache, les Japonais vont commercialiser leur invention, ils ne divulguent donc pas tous les détails de la conception de la batterie. Mais, en général, pour comprendre ce qui est possible.
Quels sont ces éléments et pourquoi y a-t-il des diamants?
Selon la source , la batterie japonaise a trois cellules principales. Deux d'entre eux sont radioactifs et le troisième est en fait un diamant. Comme mentionné ci-dessus, ce minéral est artificiel, le coût de l'ensemble du système n'est donc pas exorbitant.
Les diamants synthétiques sont utilisés dans l'industrie depuis de nombreuses décennies. Ils sont créés dans des conditions de laboratoire, leurs caractéristiques sont proches du naturel, mais le coût est plusieurs dizaines de fois inférieur.
Quant aux éléments radioactifs, ce sont des isotopes du carbone et du nickel à longue demi-vie. Pour le carbone 14, il est de 5700 ans et pour le nickel de 63 à 100 ans. La combinaison des deux isotopes permet une plus longue durée de vie de la batterie.
Les diamants servent d'électrodes. Les isotopes génèrent un rayonnement bêta, tandis que les diamants génèrent du courant électrique. Afin de protéger l'environnement et les personnes, l'élément est placé dans une coque métallique. Le verre, les métaux et le plexiglas ne laissent pas passer le rayonnement bêta, l'aluminium ordinaire suffit donc à rendre la batterie totalement sûre. Il est du type galvanoplastie bêta.
Si les éléments ne sont utilisés que dans l'industrie spatiale, leur élimination ne pose aucun problème - tout de même, les systèmes sont envoyés dans l'espace et sur d'autres planètes. Mais si vous utilisez des piles au diamant sur Terre, vous devrez développer un processus de recyclage sûr et fiable.
Il y a un prototype, mais quelque chose doit être amélioré
Comme mentionné ci-dessus, cette batterie présente à la fois des avantages et des inconvénients. Les avantages sont solides.
Premièrement, les éléments radioactifs peuvent être extraits des déchets nucléaires. L'isotope carbone-14 est utilisé dans de nombreuses industries, la science et la médecine. Ainsi, il est utilisé pour la datation radio-isotopique et le diagnostic de certaines maladies du tractus gastro-intestinal.
Dans le même temps, la centrale nucléaire gaspille avec du carbone 14 (et il s'accumule sur les barres de graphite des réacteurs). Le stockage de ces déchets est à la fois coûteux et difficile, car il nécessite des méthodes de protection spéciales. Ainsi, si des batteries au diamant sont mises en service, le problème des déchets peut au moins en partie être résolu.
Deuxièmement, ils sont extrêmement durables, comme cela a été dit à plusieurs reprises. Vous n'avez tout simplement pas à vous soucier de l'approvisionnement en énergie.
Troisièmement, ces éléments sont fiables. Il n'y a rien de spécial à y échouer, sauf peut-être avec des contraintes mécaniques. «Ils peuvent fonctionner même à des températures élevées, et ils peuvent être utilisés, en particulier, dans des équipements spatiaux et des machines d'exploration minière», a déclaré Satoshi Koizumi, co-auteur du projet de batterie au diamant et employé de NIMS.
Quatrièmement, la conception des batteries au diamant est plus simple que la conception des RTG alimentés au plutonium, qui sont maintenant utilisés dans les engins spatiaux.
MAIS. Comme toujours, il y a une mouche dans la pommade dans tout ce tonneau de miel. A savoir, la faible puissance de la batterie. Jusqu'à présent, le prototype ne produit que 1 microwatt de puissance, donc pour fournir de l'énergie au vaisseau spatial, une énorme batterie ou une modification d'élément est nécessaire. Et c'est dans ce sens que les représentants du NIMS agiront.
Les piles au diamant comme tendance
En août, nous écrivions que la startup américaine Nano Diamond Battery avait présenté un prototype de batterie bêta-galvanique pouvant durer des milliers d'années. Et oui, ils utilisent également des diamants et du carbone 14. Les Américains ont également un prototype, et leur élément a déjà passé plusieurs étapes de test.
La batterie américaine n'est pas un secret, et des scientifiques tiers ont étudié le prototype de la batterie. La sécurité et l'efficacité de la batterie bêta galvanique ont été confirmées au Lawrence Livermore National Laboratory et au Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge. De plus, les concurrents du prototype de batterie NDB ont démontré une efficacité de 15% dans la production d'énergie. Et dans le développement d'une startup californienne, grâce à une structure en diamant synthétique, qui agit à la fois comme semi-conducteur et comme dissipateur thermique, le rendement atteint 40%. Le noyau interne est "phonite" jusqu'à 28 000 ans, de sorte que les batteries dureront beaucoup plus longtemps que l'équipement dans lequel elles sont installées.
Nano Diamond Battery propose des batteries bêta galvaniques dans une variété de facteurs de forme, y compris les familiers AA, AAA, 18650, CR2032 et autres. En théorie, ils peuvent fonctionner en conjonction avec les batteries lithium-ion que l'on trouve dans la plupart des appareils modernes. Pendant le fonctionnement, la batterie «diamant» transférera l'excès d'électricité à la batterie au lithium.
En général, il semble que les éléments en diamant soient la nouvelle tendance. S'il est possible d'augmenter leur puissance, les batteries peuvent être utilisées non seulement dans l'industrie spatiale, mais également sur Terre. Bien sûr, dans un souci de sécurité, après tout, si la coque métallique est endommagée, le rayonnement bêta affectera les objets entourant l'élément.
Néanmoins, les Américains restent optimistes. «Imaginez un iPhone. Notre conception chargerait complètement votre batterie à partir de zéro cinq fois par heure. Imagine ça. Imaginez un monde où vous n'avez pas du tout à recharger votre batterie pendant la journée. Maintenant, imaginez une semaine, un mois ... Et des décennies? C'est ce que nous pouvons faire avec notre technologie », a déclaré Neil Niker, employé de la start-up, à propos du développement de NDB.
