这些电池是由核废料制成的，可以持续数千年。

布里斯托大学

核电被认为是一种清洁能源，因为它的二氧化碳排放量为零;然而，与此同时，随着世界各地越来越多的反应堆的建成，会产生大量危险的放射性废物，并不断堆积。

专家们针对这个问题提出了不同的解决方案，以更好地保护环境和人们的健康。由于没有足够的安全储存空间来处理核废料，这些想法的焦点是材料的再利用。

放射性金刚石电池于年首次被开发出来，并立即受到好评，因为它们承诺提供一种新的、具有成本效益的核废料回收方式。在这种情况下，不可避免地要斟酌它们是否是这些有毒、致命残留物的最终解决方案。

什么是放射性金刚石电池?

放射性金刚石电池最初是由布里斯托尔大学卡博特环境研究所的一个物理学家和化学家团队开发的。这项发明是作为一种贝塔伏特设备提出的，该发明被描述为一种贝塔伏特装置，这意味着它由核废料的贝塔(β)衰变提供动力。

β衰变是一种放射性衰变，当一个原子的原子核有过量的粒子并释放一些粒子以获得更稳定的质子与中子比率时，就会发生这种衰变。这就产生了一种被称为β辐射的电离辐射，它涉及大量高速和高能电子或称为β粒子的正电子。

资料来源：MikeRun/WikimediaCommons

β粒子含有核能，可以通过半导体转化为电能。

一个典型的贝塔伏特电池由置于半导体之间的放射性材料薄层组成。当核材料衰变时，它发射出β粒子，将半导体中的电子打散，产生电流。

然而，放射源离半导体越远，其功率密度就越低。除此之外，由于β粒子是随机向各个方向发射的，只有少数粒子会击中半导体，而其中只有少数粒子会被转化为电能。这意味着核电池的效率比其他类型的电池低得多。这就是聚晶金刚石(PCD)的作用。

放射性金刚石电池是使用一种叫做化学气相沉积的工艺制造的，这种工艺被广泛用于人造钻石的制造。它使用氢气和甲烷的混合等离子体，在非常高的温度下生长金刚石薄膜。研究人员通过使用含有放射性同位素Carbon-14的放射性甲烷，对CVD工艺进行了修改，以生长放射性金刚石，这种放射性同位素在经过辐照的反应堆石墨块上发现。

金刚石是人类所知的最硬的材料之一--它甚至比碳化硅更硬。而且它既可以作为一个放射源，也可以作为一个半导体。把它暴露在β射线下，你会得到一个不需要充电的长期电池。它内部的核废料一次又一次地为它提供燃料，使它能够长期自我充电。

然而，布里斯托尔团队警告说，他们的放射性钻石电池不适合用于笔记本电脑或智能手机，因为它们只含有1克碳-14，这意味着它们提供的功率非常低--只有几微瓦，低于典型的AA电池。因此，到目前为止，它们的应用仅限于那些必须长时间无人看管的小型设备，如传感器和心脏起搏器。

纳米钻石放射性电池

核电池的起源可以追溯到年，当时英国物理学家亨利-莫斯利发现，粒子辐射可以产生电流。在20世纪50年代和60年代，航空航天工业对莫斯利的发现非常感兴趣，因为它有可能为长期任务的航天器提供动力。RCA公司也研究了核电池在无线电接收机和助听器中的应用。

但为了发展和维持这项发明，还需要其他技术。在这方面，合成钻石的使用被认为是革命性的，因为它为放射性电池提供了安全性和导电性。随着纳米技术的加入，一家美国公司建造了一个高功率的纳米金刚石电池。

资料来源：D.Mukherjee/维基共享资源

NDB公司总部位于加利福尼亚州旧金山，成立于年，目标是创造一种更清洁、更环保的传统电池替代品。这家初创公司在年推出了它的金刚石基电池版本，并宣布在年进行两项概念验证测试。它是试图将放射性金刚石电池商业化的公司之一。

NDB的纳米金刚石电池被描述为阿尔法、贝塔和中子伏特电池，根据他们的网站，有几个新的特点。

持久性。该公司计算出这些电池可以持续年，这意味着它们可以为长期任务中的空间飞行器、空间站和卫星提供可靠的动力。地球上的无人机、电动汽车和飞机将永远不需要停下来充电。

安全性。金刚石不仅是最坚硬的物质之一，也是世界上最有导热性的材料之一，这有助于保护电池中的放射性同位素所产生的热量，使其迅速变成电流。

市场友好性。其中的PCD薄膜层使电池可以允许不同的形状和形式。这就是为什么纳米金刚石电池可以有多种用途，进入不同的市场，从上述的空间应用到消费电子。不过，消费版不会超过十年。

纳米金刚石电池计划在年进入市场。

Arkenlight是将布里斯托尔的放射性金刚石电池商业化的英国公司，计划在年下半年向市场发布他们的第一个产品，一个微型电池。

放射性钻石电池的未来

现代电子设备的便携性，电动汽车的日益普及，以及21世纪将人类带入火星的长期太空任务的竞赛，在过去几年中引发了人们对电池技术研究的日益

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