手机什么时候才能用上“永不充电”的核电池？

只看该作者 · 2020-3-5 14:43

一听说“核电池”这三个字，一些恐核的人，内心便开始颤抖……
但是，先别抖，咱们今天要说的这种核电池，它跟大家印象中的核电池那是完全不一样的。
以前的核电池

用于太空探索的核电池，一般是利用放射性元素钚238衰变时，自身放出大量热量，通过热电效应，把热量转换为电。
图为钚238，它的半衰期为87.74年，衰变时释放阿尔法粒子α，同时放出大量热量，即使钚238的量很少它也能自燃。
如果钚238对人类健康就像白开水一样完全无害，那咱们的生活该有多美好，每家1公斤钚238，然后烧火做饭冬天取暖照明等等等一切全靠它了，而且最少能用100年！
但是很不幸，钚238有毒，所以它一般用在宇宙探测器上。
比如“旅行者1号”上面的核电池，也是采用钚238，重37.7公斤，能放出2400瓦的热能，这些热能可产生160瓦的电力。
“旅行者1号”已经离开咱们太阳系到达星际空间，正是因为有了核电池，人类才能收到来自太阳系边缘，近190亿公里外“旅行者1号”的信息。
日后若是外星人捕获了它，衷心祝愿他们不被“旅行者1号”上的钚238毒死。
可民用的核电池

这种核电池不是采用重元素如钚、铀等，它使用的氢的同位素氚。
氕就是平时咱们喝的水，H2O中的的H，而氘多了一个中子，如果水分子中的氢两个都是氘，就叫做重水，比较贵，核电站中的重水堆需要它，如果只有一个氢是氘，就是半重水，地球上有3200分之1的水是半重水。

氚核中含有两个中子，它又叫“超重氢”，有放射性，会发生β衰变，放出电子，半衰期为12.43年。虽然氚也是核武器诸如大当量氢弹、中子弹中的聚变燃料，但它并没有钚238那么坏。
例如，因为氚能发射电子，所以可以用它激发荧光粉发光，常在夜光表、出口指示牌中用到。
氚的半衰期只有12.43年，每过12.43年氚就减少一半，所以地球上的氚很少，都是现炒现卖，它是宇宙射线冲击大气层时的产物，非常微量，大部分是人工合成的。
氚电池原理
它的原理跟太阳能发电类似，在太阳能发电中，太阳光在半导体（PN结）中产生电子和空穴对时，于是电子在内电场的作用下流动，产生电力。

a，Beta辐生伏打效应；b，辐生伏打效应的电势图

在氚电池中也是类似的道理，因为氚会发射电子，当这些电子被半导体捕获后，就能产生电了。总的原理是这样的。
这种核电池安全吗？
氚的衰变只会发射电子，而这电子的能量很弱，用几张纸就能挡住，不可能穿透到人体里面去，除非是，你用铁锤把这种核电池砸得粉碎，然后吞到肚子里，那肯定是不安全了，不过话说回来，你把现在的锂电池砸碎，吞到肚子里照样也是不安全的。
这电池可用于手机吗？
这种电池可连续工作20年以上，可在-40ºC至+80ºC的环境中工作，提供0.8伏、1.6伏、2.4伏的电压，但是电流很小，目前只适合用在压力或者温度传感器、智能传感器、深海油井中的传感器、医疗植入物、硅时钟、涓流充电锂电池、以及低功耗的处理器中。主要面向军事用途，和工业应用。
据悉，能够在手机上使用的功率较大且安全廉价的核电池，目前还处于探索阶段。

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