Новый тип батарей прослужит десяток лет

Американская компания City Labs создала первую партию батарей, в основе которых лежит радиоактивный изотоп водорода – тритий. Такие элементы обладают чрезвычайной долговечностью в довольно широком диапазоне температур и способны выдержать продолжительное физическое воздействие.

City Labs основана в 2005-м году. Главой группы разработчиков является кандидат физико-математических наук Ларри Ольсен, который создал первую успешную модель радиоизотопного элемента питания ещё в конце 70-х годов прошлого века. Серия из нескольких сотен подобных батареек тогда была изготовлена и с успехом применялась в кардиостимуляторах для компании McDonnel Douglas.

Суть же новой разработки заключается в простом эффекте: тритий испускает электрон, подвергаясь свойственному элементу бета-распаду. Электроны скапливаются на одной из двух металлических пластин и формируют разницу потенциалов со второй пластиной, тем самым создается электродная пара.

Разработчикам пришлось столкнуться с несколькими сложностями: расчёт оптимальной геометрии внутренних и внешних частей элемента, а также многослойной микроструктуры. Чистота исходных материалов должна быть при этом чрезвычайно высокой.

Вредна ли такая батарейка для здоровья?

Пусть скептиков не пугает радиоактивность такой батарейки. Энергия электронов, которые высвобождаются в ходе распада трития, невелика (< 18,6 килоэлектронвольт), что позволяет даже тонким материалам не выпускать наружу вредное излучение. Специально спроектированный корпус батарейки позволяет забыть обо всех опасениях.
Традиционные элементы питания содержат щелочные электролиты, чего нет в новых тритиевых батарейках. Именно поэтому давление внутри элемента не может повыситься, то есть. такая батарейка не «вздуется».

Опасность «ядерных батареек» возможна только в случае умышленного вскрытия оболочки устройства и проглатывания содержимого. Не страшна также и обычная разгерметизация, негативный эффект будет ничтожно мал даже при продолжительном воздействии.

Использование тритиевых батареек уместно в устройствах с требованиями к длительной автономной работе и отсутствием потребности в повышенной силе тока.

Текущие разработки

В 2008-м году компания City Labs представила модель P-100. Напряжение этого элемента питания было 0,75 В, а максимальная мощность – 75 нВт. С тех пор компания продвинулась ещё дальше.

Новая разработка – модель EOL20KY15 может монтироваться прямо на плату и дает напряжение в 3 В. Мощность плавно снижается в процессе эксплуатации с 50 мкВт до 16 мкВт. Несколько тритиевых батареек можно соединять последовательно или параллельно, увеличивая напряжение или силу тока, как и в привычных элементах питания.

Производитель гарантирует бесперебойную работу элементов питания на протяжение 20-ти (!) лет, причём, температурный режим эксплуатации очень широк: от -40 до +80 по Цельсию. Специалисты Lockheed Martin провели исследование этих батареек и пришли к выводу, что элементы способны выдерживать продолжительно охлаждение до -50 и нагрев до +150 градусов.

На данный момент идёт выпуск единичных экземпляров, цена которых пока что превышает 2000 долларов. С ростом мощностей производства цены, конечно же, упадут до более приемлемых уровней.