باتری‌های الماس: فناوری‌هایی که تا ۵۷۰۰ سال بدون شارژ کار می‌کند

این فناوری نوآورانه می‌تواند افق‌های جدیدی را در تأمین انرژی دستگاه‌های پزشکی کاشته‌شده در بدن و همچنین استفاده ایمن و پایدار از دستگاه‌های اکتشاف فضایی در نواحی دور از خورشید، جایی که تأمین انرژی یا تعویض باتری‌ها دشوار است، باز کند.

محققان اعلام کرده‌اند که این باتری، گامی بزرگ در تغییر اصول ذخیره‌سازی انرژی به شمار می‌رود و امکان کارکرد دستگاه‌های حساس را برای مدت طولانی، بدون نیاز به هرگونه دخالت انسانی فراهم می‌سازد.
 

نحوه عملکرد باتری

این باتری بر پایه ایزوتوپ رادیواکتیو کربن-۱۴ ساخته شده است که به کندی واپاشی می‌ و نیمه‌عمر آن حدود ۵۷۳۰ سال است. کاربرد رایج آن در تاریخ‌نگاری باستانی، از این ایزوتوپ در ساختار کریستالی الماس مصنوعی استفاده می‌شود تا انرژی حاصل از واپاشی رادیواکتیو را به یک جریان برق پایدار تبدیل کند.

الماس در این ساختار به عنوان یک سپر تابشی ایمان و همچنین یک ماده نیمه‌هادی برای تولید الکتریسیته عمل می‌کند، به‌طوری که الکترون‌های حاصل از فروپاشی ایزوتوپ کربن-14 را به یک جریان الکتریکی کوچک و پیوسته تبدیل می‌کند.

در نتیجه، یک منبع تغذیه بسیار کوچک در مقایسه با باتری‌های معمولی است، اما در دستگاه‌هایی که به توان ثابت و کم نیاز دارند و به‌طور طولانی‌مدت نیاز به تعمیر و نگهداری دارند، ارزش بسیار زیادی خواهد داشت.

از آنجایی که این باتری در شرایط عادی، هیچ تشعشع خطرناکی تولید نمی‌کند، از آن در دستگاه‌های حساس ایمن و مناسب خواهد بود.

کاربردهای قابل توجه

یکی از کاربردهای قابل توجه این فناوری، در دستگاه‌های پزشکی کاشته‌شده مانند ضربان‌سازها و دستگاه‌های سیستم عصبی است. این باتری قادر است در دهه‌ها یا حتی قرن‌ها بدون نیاز به تعویض، فعالیت‌های خود را ادامه دهد، که به نوبه خود نیاز به جراحی‌های مکرر برای جایگزینی کاهش می‌دهد، بارها و بارها به سبک‌تر و خطرات جراحی را به حداقل می‌رسانند.

 این باتری‌ها می‌توانند در پروژه‌های اکتشافات فضایی که نیاز به منابع انرژی ثابت و پایدار دارند، نقش بسزایی ایفا کنند. به‌ویژه در مناطق دور از نور خورشید که پنل‌های خورشیدی قادر به انرژی انرژی هستند، این باتری‌ها می‌توانند دستگاه‌های اکتشافی دوربرد یا ماهواره‌های کوچک را برای مدت زمان طولانی بدون نیاز به تعمیر و نگهداری انرژی داشته باشند.

این فناوری همچنین قابلیت استفاده در حسگرهایی را دارد که در نواحی دورافتاده و صعب العبور، مانند قطب‌ها یا اعماق دریا، نصب می‌شوند.
 

تبدیل گرمای به انرژی

یکی از جنبه‌های هیجان انگیز این باتری‌ها، استفاده از منابع انرژی به عنوان منبع انرژی است. کربن-14 می‌تواند از بلوک‌های گرافیتی استفاده شود که در راکتورهای هسته‌ای ساخته می‌شود، که معمولاً به‌عنوان‌طوری که در نظر گرفته می‌شوند، می‌شوند.

پس از تولید و کپسوله‌سازی این ایزوتوپ در الماس مصنوعی، انرژی حاصل از آن به صورت ایمن و منظم قابل بازیابی خواهد بود و به این ترتیب، یک مشکل زیست‌محیطی به منبعی قابل استفاده برای انرژی بلندمدت تبدیل می‌شود.
 

خیابان پیش رو

با وجود پتانسیل بسیار بالای این فناوری، قرار گرفتن در مرحله بعدی نمونه‌سازی دارد و برای انتقال به تولید تجاری، نیازمند مجوزهای نظارت، بهبود در تولید و ارتقاء فناوری‌های موجود است.

همچنین، تولید الماس‌های مصنوعی حاوی کربن-14 به صنعتی هنوز به عنوان یک چالش بزرگ لجستیکی و فنی مطرح است.