【科技online】核廢料變身鑽石電池 壽命28萬年充電寶可以扔了?

3 月 24, 2023 | 科技AI

時光新聞/獨家報導

台電核二廠2號機今(2023)年3月15日除役,留給國人的卻是滿滿的「缺電」疑慮。有人擔心無法負擔半導體產業大量耗電,有人擔心為了彌補核二廠除役的電能空缺,必須仰賴火力發電反而造成排碳量增加。在全球一片淨零排碳聲浪中,各國都急於尋找更安全、更環保且高效的能源解決方案,而「鑽石核電池」(Diamond Nuclear Voltaic)為人類燃起了新希望!

01核二廠2號機今年除役。翻攝自中時新聞網
核二廠2號機今年三月除役。(圖/ 翻攝自中時新聞網)

「鑽石核電池」最初是由布里斯托大學卡伯特研究所的研發團隊開發的,主要利用鑽石材料的半導體特性,將其轉化成一種半導體材料(名為氟化鑽石),這種材料能夠承受高溫和高壓,並且在受到輻射時產生電能。

更讓人注目的是,鑽石核電池和傳統核電池不同,傳統核電池依賴核分裂來釋放能量,而鑽石核電池是一種熱核電池,利用放射性同位素進行熱核反應來產生能量。而核廢料中的「碳14」就是一種放射性同位素,鑽石核電池使用碳14進行核反應,不僅可以將核廢料中的有害物質轉化為再生能源,還可以實現能源的回收和再利用,減少對自然資源的依賴。

碳14的半衰期大約為5,700年,日本電力公司旗下的技術公司Nihon Genryo 在2016年提出,如果使用含有碳14的鑽石來製造核電池,其壽命將與碳14的半衰期相關,可以推算出壽命長達28萬年!

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NDB積極要將鑽石核電池商業化。(圖/ NDB Nano Diamond Battery 3D model by BaronDaler)

目前世界各地都有一些研發公司在進行鑽石核電池的研究和開發,如Element Six、AKHAN Semiconductor等。美國Nano Diamond Battery(NDB)在2016年推出一款鑽石電池,並在2020年進行兩項驗證測試,是試圖將鑽石核電池商業化的公司之一。NDB宣稱電池壽命長達28萬年,所有電動車、無人機都不需要停下來充電。

英國arkinlight公司則計畫在今年(2023)下半年發布他們的第一個放射性電池產品。特斯拉因為電動車的普及,急於解決電池問題而投入鑽石核電池的研發,特斯拉擁有豐富的資源可供生產和支配,如果選擇加入這場電池競爭,鑽石核電池技術有可能進一步改進和提升。

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arkinlight預計今年下半年發布他們的第一個放射性電池產品。(圖/ 取自arkenlight)

倘若鑽石核電池成功商品化,將成為一種劃時代的全新能源,它可以提供廉價、高效、低污染的能源,從而減少對化石燃料的依賴,並幫助實現低碳經濟和減少二氧化碳排放的目標。同時,由於鑽石核電池不需要使用放射性物質,安全性更高,產生的廢物較少,有望成為一種更加環保的能源選擇。

而在應用方面,鑽石核電池的高能量密度和長壽命,將被廣泛運用在醫療、航太、資訊等方面,例如用於放射治療,以摧毀腫瘤組織,同時最小化對周圍組織的損傷; 或用於長期太空任務的動力源,同時幫助減輕載荷的重量和體積; 用於高效的無線傳輸裝置的動力源,同時幫助擴大智能裝置的應用範圍和使用壽命等等,甚至未來的電子產品、家電產品都可能不需要充電或插電。

鑽石核電池技術是一種有潛力的清潔能源解決方案,能有效地利用核廢料,同時提供長效的電力供應。它的出現,開啟了新的科技時代,也為未來的能源發展帶來了新希望。

04核廢料問題一直是核能發電難解的問題。圖 美聯社
核廢料一直是核能發電難解的問題。(圖/ 美聯社)

鑽石核電池、核電、傳統電池的比較:

 鑽石核電池核電傳統電池
原理利用放射性核材料分解產生的高能電子來產生電力利用核分裂產生的熱能來產生電力利用化學反應產生的電子來產生電力
功率效率能產生持久且穩定的電力,且能使用數萬年,但功率和效率目前還無法達到商業應用的標準能產生大量的電力,但安全問題和核廢料問題仍然存在功率和效率較低,需要經常充電或更換
成本目前仍處於實驗階段,成本較高,但隨著技術進步和生產規模的擴大,成本可能會下降建設成本較高,運行和維護的成本也較高成本較低,但需要經常更換
環保可有效地處理核廢料問題,但仍會產生少量核廢料核廢料問題一直是爭論的焦點,需要長時間的安全處理由於使用化學反應產生電力,製造過程產生廢物較少,但後續處理對環境也有負面影響
編採中心/ 整理

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