受夠了手機電池沒電的麻煩,微型核電池,產業化的難題在哪裡? | 知乎問答精選

 

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受夠了手機電池沒電的麻煩,微型核電池,產業化的難題在哪裡?

2019年05月05日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 5 ℃ 次

【王某叉的回答(66票)】:

核電池之所以比核反應堆來的簡單,不需要巨大的屏蔽,主要原因是是通過衰變而非裂變來釋放能量,可以選擇無伽瑪輻射或者中子輻射的放射性同位素,因此不需要多少屏蔽,但這也導致功率存在一個顯然的限制。於是有一個關鍵的問題是,手機的功率大概是多少,以及一個可以提供手機功率的核電池會有多麻煩——即使核電池由於封裝或者屏蔽其放射性,這依然是一個放射源。

我們以水果6為例,其電池3.82V,1810mAh,假設使用24小時充一次電來算,大約是0.29W的平均功耗。

對於放射性物質,通常用活度來比較其放射性,老單位是居裡,1居裡=3.7×10^10貝可,放射性核素每秒有一個原子發生衰變時,其放射性活度即為1貝可;而釋放的能量通常用Mev或者KeV來表示,每MeV相當於1.6×10^-13焦耳,也就是說每居裡(3.7×10^10貝可)活度的放射性物質在其輻射能量為1Mev的情況下發出的能量大約是5.92毫瓦)

以文中的氚電池為例,氚的最大衰變能為18.6 keV,平均能量為5.7 keV,也就是說要提供0.29W的功耗,即使核電池的轉換效率為100%,也需要8.6千居裡.——要知道手錶的氚管通常是25毫居裡。按照典型的氚供應價格,至少需要數萬美元,按照直接充電式核電池實際效率,需要量至少還要乘以10多倍。

而如果我們選用一種比氚的單位能量更高的放射源呢,並且我們假設其伴隨的伽瑪輻射很小或者很容易防護,比如鍶90,氪85(他們都是核裂變產物,可以從乏燃料中大量獲取,衰變能量在0.5~0.7MeV),那麼面臨的問題就更明顯了——這種放射性影響比氚強百倍的放射性物質,需要更嚴格的管理和監督。你不可能把數百居裡這種輻射強度的放射源——按有關規定應為三類放射源(沒有防護情況下,接觸這類源幾小時就可對人造成永久性損傷,接觸幾天至幾周也可致人死亡)——塞在手機裡拿著到處跑,那樣只要一個反社會的小偷把你的手機電池砸爛就可以造成恐慌了。

另一個問題是一個滿足手機要求的核電池可能比較大。在實用的核電池當中,大多數都是功率非常小的,微瓦或毫瓦級的電池,這些電池通常採用效率比較高的直接充電式、氣體電離式、輻射伏特效應能量轉換原理,要實現數百毫瓦甚至數瓦的功率比較困難。

少數功率達到數瓦甚至上百瓦的電池多為深空探測器使用的熱電轉換核電池,通常是鈽238或者釙210作為放射源,且不管兩者的昂貴價格,他們的放射性毒性和化學毒性都非常強大,美國核工業界允許的鈽238攝入量是2.4×10^-9g,而釙210由於毒殺前俄羅斯特工利特維年科早已是臭名昭著,號稱比氰化鉀還要毒2.5億倍。

當然以手機通常壽命來說,需要一種半衰期較短(1~3年),純α或者β放射性,能量在MeV級,幾乎無γ輻射和γ子體的核素比較合適,最好化學性質穩定,即使我們找到這樣一種材料,並且核安全法規同意你購買,這樣一種核電池會比手機的電池要大一些,並且發熱量會很大——熱電轉換式核電池的效率很低,通常只有百分之幾,也就是說你的手機將有數瓦到數十瓦的發熱功率,比小米更適合當暖手寶。

【我看看的回答(0票)】:

在於錢錢錢

【王亞兵的回答(3票)】:

個人覺得 快速充電+無線充電 , 才是目前比較實際的辦法啊!想像一下走進咖啡廳喝杯咖啡,出來電量自動滿滿的……

【陳文仕的回答(0票)】:

你就不怕國內的大叔大媽還有孕婦孕爹把你插牌子遊街?赤裸裸的核輻射啊

【劉我的回答(0票)】:

期望這個不如期望無線充電

【汪波的回答(3票)】:

難題在於我國落後的鹽業產能無法跟上人民群眾智商下降的速度。

【東方的回答(0票)】:

謝邀,

核電池和核電站的發電體系是不一樣的,核電站通過核裂變獲取能量,在核電池上肯定不能利用這種巨大的能量釋放方式,只能通過衰變來獲取能量,衰變的不同階段釋放的能量又是不同的所以穩定性上是不靠譜的。

核輻射肯定是存在的,這個對封裝材料和工藝又有更高的要求。

所以歸根結底還是材料的事。不管是作為反應核心還是電池封裝,材料都是最大的限制。

專業的數據看首層答主的。

【知乎用戶的回答(0票)】:

核電站還是通過裂變放熱推動汽輪機發電的,電池裡怎麼整個汽輪機進去?

【陳沫的回答(0票)】:

boom

【知乎用戶的回答(0票)】:

難在現在還有石油…個人認為黑科技是存在的,但是不能讓你用,不然傳統能源公司怎麼辦,他們一定會著眼未來的新能源(包含種種方向的可能性),這方面的研發應該是超出一般人想像的。同時一個新技術不普及,沒有一定量成本又會非常高。

手機先湊合大概表示下意思

【李憶凌的回答(1票)】:

以我高中物理不及格的水平來說,核電又不是化學電池,還是不燒水蒸汽發電,跟火電沒什麼本質區別啊。還做成電池,虧你想的出。

【bluesHorse的回答(0票)】:

爆炸

【wining的回答(0票)】:

我的夢想是把類永動機做出來!期待那天吧!

標籤:-物理學 -電池 -電池技術 -核能 -核能源


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