Новий тип батарей прослужить десяток років

Американська компанія City Labs створила першу партію батарей, в основі яких лежить радіоактивний ізотоп водню – трій. Такі елементи мають надзвичайну довговічність у досить широкому діапазоні температур і здатні витримувати тривалі фізичні впливи.

City Labs заснована у 2005 році. Головою групи розробників є кандидат фізико-математичних наук Ларрі Олсен, який створив першу успішну модель радіоізотопного елемента живлення ще наприкінці 70-х років минулого століття. Серія з кількох сотень подібних батарей тоді була виготовлена й успішно застосовувалася в кардіостимуляторах для компанії McDonnel Douglas.

Суть нової розробки полягає в простому ефекті: трій випромінює електрон, піддаючись властивому елементу бета-розпаду. Електрони накопичуються на одній з двох металевих пластин і формують різницю потенціалів із другою пластиною, таким чином створюється електродна пара.

Розробникам довелося зіткнутися з кількома складнощами: розрахунок оптимальної геометрії внутрішніх і зовнішніх частин елемента, а також багатошарової мікроструктури. Чистота вихідних матеріалів при цьому має бути надзвичайно високою.

Чи шкідлива така батарейка для здоров’я?

Нехай скептиків не лякає радіоактивність такої батарейки. Енергія електронів, які звільняються під час розпаду трія, невелика (< 18,6 кілоелектронвольт), що дозволяє навіть тонким матеріалам не випускати назовні шкідливе випромінювання. Спеціально спроєктований корпус батарейки дозволяє забути про всі побоювання.
Традиційні елементи живлення містять лужні електроліти, чого немає в нових трієвих батарейках. Саме тому тиск усередині елемента не може підвищитися, тобто така батарейка не «здуватиметься».

Небезпека «ядерних батарейок» можлива лише у разі умисного розкриття оболонки пристрою та проковтування вмісту. Не страшна також і звичайна розгерметизація, негативний ефект буде мізерно малим навіть при тривалому впливі.

Використання трієвих батарейок доречне у пристроях з вимогами до тривалої автономної роботи та відсутністю потреби у підвищеній силі струму.

Поточні розробки

У 2008 році компанія City Labs представила модель P-100. Напруга цього елемента живлення становила 0,75 В, а максимальна потужність – 75 нВт. Відтоді компанія просунулася ще далі.

Нова розробка – модель EOL20KY15 може монтуватися прямо на плату і дає напругу 3 В. Потужність плавно знижується в процесі експлуатації з 50 мкВт до 16 мкВт. Кілька трієвих батарей можна з'єднувати послідовно або паралельно, збільшуючи напругу або силу струму, як і в звичних елементах живлення.

Виробник гарантує безперебійну роботу елементів живлення протягом 20-ти (!) років, причому температурний режим експлуатації дуже широкий: від -40 до +80 за Цельсієм. Фахівці Lockheed Martin провели дослідження цих батарейок і дійшли висновку, що елементи здатні витримувати тривале охолодження до -50 та нагрівання до +150 градусів.

Наразі триває випуск одиничних екземплярів, ціна яких поки що перевищує 2000 доларів. Зі зростанням потужностей виробництва ціни, звісно ж, впадуть до більш прийнятних рівнів.