一种被称为"千年电池"的微型核电池技术正引发关注。研究人员正探索利用核废料中的放射性物质制造超长寿命电池,可持续产生微弱电流长达数年甚至更久。这一概念并非面向手机或电动汽车,而是针对功耗极低、需长期运行的专用设备。
该技术的研发源于核废料管理的实际需求。据美国能源信息署数据,核电站产生的乏燃料和核废料需进行长期安全管理。研究人员希望在最终储存前,将部分废料中的有用物质转化为能源。发表在《材料化学A》杂志上的一篇综述指出,微型核电池可利用乏核石墨、碳-14和镍-63等同位素等材料,将废物转化为发电来源。
其中最受关注的案例是英国布里斯托大学研发的"金刚石电池"。该电池利用核废料石墨经辐射后产生的碳-14,将其嵌入人造金刚石中,利用其衰变产生电力。由于设计中不含任何运动部件,理论上可长时间运行且几乎无需维护。该校2020年发布的报告指出,此类电池可应用于心脏起搏器、卫星、航天器和远程无人机等场景,重点在于保障可靠性和续航,而非高输出功率。
与通过化学反应产生能量的普通电池不同,核电池利用放射性衰变获取能量。研究表明,β伏电源利用β衰变产生的能量发电,相较于α伏电源,器件损坏程度更低,可能带来更长寿命。
不过,专家指出,续航长并不等同于实用性。提高能量转换效率仍是关键挑战——寻找能保存极长时间的物质并不难,但利用其微弱能量高效发电十分困难。因此,此类电池目前被视为小众产品,主要用于超低功耗应用。此外,专家强调,制造电池组仅利用了部分废料,并未从根本上解决核废料问题,必须将减少废弃物与可持续能源研究相结合。
目前,该技术最有前景的应用领域是更换电池成本过高、极其危险或根本不可能的场景,如医疗植入设备、太空探索设备、卫星和远程监控设备。在这些场景中,断电比发电量更为重要。研究表明,这项技术短期内难以用于城市供电或消费电子产品,但可为特定需求提供一种几乎免维护且能长期稳定运行的电源方案。