Красноярские учёные предложили применять в создании источника излучения для ядерных батареек химический способ, основанный на реакции восстановления ионов никеля.

При этом исследователи заменили традиционные кремниевые подложки обыкновенной алюминиевой фольгой. Это позволило значительно облегчить и удешевить процесс создания батареек на радиоизотопных источниках энергии. Результаты работы опубликованы в сборнике конференций Journal of Physics: Conference Series.

Обычные батарейки вырабатывают электрическую энергию в результате химических реакций. Бетавольтаические источники энергии – ядерные батарейки, получают энергию за счёт распада радиоактивных изотопов. Одним из «генераторов», использующихся в таких батареях, является изотоп никеля. Его период полураспада достигает ста лет, что делает батарею на его основе долговечной. При этом бета-излучение этого изотопа низкоэнергетично и не представляет опасности для здоровья человека. Самой оболочки батареи достаточно для того, чтобы гарантированно защитить организм от проникновения в него частиц радиоактивного распада.

Однако создать ядерную батарейку не так легко. Помимо высокой цены на изотоп никеля, проблемным остаётся способ его нанесения на подложку – основу батареи. Известны электрохимический и магнетронный методы покрытия. Побочные процессы при электрохимическом осаждении никеля на поверхность полупроводниковых подложек могут вызывать значительное ухудшение их качества и снижать мощность батареи, а магнетронное напыление требует сложного и дорогостоящего оборудования.

Учёные Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва и Сибирского федерального университета предложили использовать для создания ядерных батарей химический метод на основе реакции восстановления ионов никеля в растворе. Это позволит сделать процесс их производства намного легче, быстрее и дешевле.

Химический метод известен давно, но ещё никто не пытался применять его для создания ядерных батарей на основе изотопа никеля. Более того, в качестве подложки учёные предложили использовать вместо кремния обычную алюминиевую фольгу которая должна покрываться действующим в качестве генератора энергии изотопом никеля. Покрытие из никеля на алюминиевой фольге имеет гораздо большую площадь, к которой, соответственно, прикрепляется большее количество ионов, за счет этого возрастает и доля используемой энергии. К тому же, фольга оказалась технологически удобнее: её легко обрабатывать и покрывать металлом, а изотоп при этом очень легко вернуть в исходную форму. Алюминий можно растворить в щелочи, при этом дорогостоящий изотоп, нанесённый на его поверхность, не будет утерян. При необходимости такое свойство позволяет «переделать» некачественные образцы.

Сам процесс также оказался довольно простым. В термостойкий стакан наливается раствор с изотопом никеля. Небольшие образцы фольги помещают в раствор и кипятят при температуре около ста градусов. В результате на подложку из алюминиевой фольги выпадает слой восстановленного металла. Основной плюс этого метода в том, что его можно проводить в обычных условиях, без использования дорогостоящего оборудования. Для начала, исследователи проверили данный метод на нерадиоактивных – стабильных изотопах никеля. Поскольку радиоактивные и нерадиоактивные атомы никеля имеют одинаковые химические свойства, то их поведение также будет идентичным. Это позволяет применить данный метод и для радиоактивных частиц никеля с тем же результатом, но в более безопасных для исследователей условиях.

«Этот метод ещё не применялся для таких целей. Но мы решили использовать его для отработки нанесения излучающих покрытий. Были опасения, что при таком способе покрытия из электролита вместе с никелем на подложку переходит небольшая примесь фосфора. Но мы показали, что добавка фосфора не вредит покрытию, а наоборот его упрочняет и не влияет на желаемые свойства. Этот способ покрытия перспективен для получения ядерных батареек, которые могут работать около ста лет без дополнительной подзарядки. Такие батарейки можно использовать в разных сферах промышленности, в том числе для военных и космических приложений. Особо такая технология актуальна для медицины. Сейчас люди, которые носят кардиостимуляторы, в качестве источника энергии постоянно держат при себе сумку-батарею, что неудобно. Ядерная батарея способна иметь тот размер, при котором её можно вшивать в тело человека», – отметила Наталья Евсевская, аспирант, младший научный сотрудник Института химии и химической технологии Красноярского научного центра СО РАН.

Работа поддержана финансированием Федеральной целевой программы.

Источники

Красноярские ученые предложили более технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук (ksc.krasn.ru), 18/02/2020
Красноярские ученые удешевили способ создания долговечных батарей
НИА Железногорск (zato26.org), 18/02/2020
Красноярские ученые создали дешевые ядерные батареи
Kgs.ru, 18/02/2020
Красноярские ученые создали дешевые ядерные батареи
Seldon.News (news.myseldon.com), 18/02/2020
Красноярские ученые создали дешевые ядерные батареи
Сибирское агентство новостей (sibnovosti.ru), 18/02/2020
Красноярские ученые создали дешевые ядерные батареи
REDom (redom.ru), 18/02/2020
Сибирские ученые предложили технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
Наука в Сибири (sbras.info), 18/02/2020
Красноярские ученые предложили технологичный и дешевый метод создания ядерных батареек
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 18/02/2020
Сибирские ученые предложили технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
RusCable.Ru, 18/02/2020
Российские ученые разработали экономичный способ создания долговечных ядерных батареек
AtomInfo.Ru, 18/02/2020
Красноярские ученые нашли дешевый метод создания ядерных батареек, работающих сто лет
ИА Flashsiberia, 19/02/2020
Красноярские ученые упростили ядерную батарейку
Аргументы и Факты (krsk.aif.ru), 19/02/2020
Красноярские ученые упростили ядерную батарейку
Seldon.News (news.myseldon.com), 19/02/2020
Красноярские ученые упростили ядерную батарейку
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 19/02/2020
Красноярские ученые упростили ядерную батарейку
Russia24.pro, 19/02/2020
Красноярские ученые предложили более технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
GisProfi (gisprofi.com), 19/02/2020
Красноярские ученые предложили более технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
Сибирское отделение Российской академии наук (sbras.ru), 20/02/2020
Сибирские ученые нашли дешевый метод создания долговечных батарей
Sibnet.ru, 20/02/2020
В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек
Вести.ru, 20/02/2020
В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек
Seldon.News (news.myseldon.com), 20/02/2020
В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек
Kaliningrad-life.ru, 20/02/2020
Дешевый метод создания ядерных батареек предложили в Красноярске
Политэксперт (politexpert.net), 20/02/2020
В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек
Интерэнерго (ieport.ru), 20/02/2020
"В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек"
Ivest.kz, 20/02/2020
В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек
Russia24.pro, 20/02/2020
В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек
33live.ru, 20/02/2020
В Красноярске предложили дешевый метод создания ядерных батареек
News-ria.com, 20/02/2020
Дешевый метод создания ядерных батареек предложили в Красноярске
Russia24.pro, 20/02/2020
Красноярские ученые предложили технологичный и дешевый метод создания ядерных батареек
Инновации Росатома (innov-rosatom.ru), 25/02/2020
Сибирские ученые предложили технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
СКО (sarko.ru), 25/02/2020
Ученые КНЦ СО РАН, СФУ и СибГУ предложили технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
Научная Россия (scientificrussia.ru), 25/02/2020
Ученые КНЦ СО РАН, СФУ и СибГУ предложили технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
1k.com.ua, 25/02/2020
Российские ученые разрабатывают новый вариант ядерной батарейки
Око планеты (oko-planet.su), 25/02/2020
Красноярские ученые предложили новый метод создания долговечных батареек
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 25/02/2020
Ученые КНЦ СО РАН, СФУ и СибГУ предложили технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
Национальная ассоциация нефтегазового сервиса (nangs.org), 25/02/2020
Красноярские ученые предложили более технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
РадиоЛоцман (rlocman.ru), 26/02/2020
Красноярские ученые предложили более технологичный и дешевый метод создания долговечных батарей
Nanonewsnet.ru, 26/02/2020

Похожие новости

  • 10/04/2019

    Красноярские ученые открыли новый материал для белых светодиодов

    ​Российско-китайская группа ученых обнаружила и описала новое соединение для производства белых светодиодов, способных оптимизировать процесс выращивания сельскохозяйственных растений. Статья опубликована в Chemical Engineering Journal.
    663
  • 20/12/2019

    Когда наука несет свет: ученые предложили производить светодиоды без редкоземельных металлов

     Международная группа учёных синтезировала и изучила соединение, которое поможет значительно удешевить производство светодиодов для получения белого света, имитирующего солнечный. Такие диоды широко применяются в освещении жилых и производственных помещений, для наружной рекламы и выращивания растений предприятиями агропромышленного комплекса.
    535
  • 07/10/2016

    Новосибирские ученые изготовят блоки аэрогеля для эксперимента

    ​Специалисты Института ядерной физики СО РАН и Института катализа СО РАН изготовят блоки аэрогеля для эксперимента CLAS12 Национальной лаборатории Томаса Джефферсона (Thomas Jefferson National Accelerator Facility, США, Вирджиния).
    1711
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    479
  • 15/12/2017

    Химики создали новый класс люминофоров для электронной промышленности

    ​Международный коллектив химиков из Китая, России и Японии синтезировал новое кристаллическое вещество на основе оксидов редкоземельных металлов, а также описал его структуру и свойства. Расшифровка рентгенограммы нового соединение установила, что он относится к новому, ранее неизвестному классу.
    1399
  • 30/11/2017

    Синтез химиков и физиков

    За одной написанной химической формулой может скрываться сразу несколько различных веществ и структур. Так, оксид железа имеет ряд фаз, и только одна из них позволяет получать магнитные наночастицы для производства, например, более продуктивных жестких дисков.
    1107
  • 16/05/2017

    Ученые СФУ разработали наиболее эффективный материал для аккумулирования водорода

    Красноярские ученые получили новый материал для хранения водорода, сообщила пресс-служба Сибирского федерального университета (СФУ). Материал на основе гидрида магния может хранить массу водорода, составляющую около 7% его собственной массы, и это рекордное значение емкости для всех аналогичных материалов.
    1443
  • 10/07/2019

    Статья красноярских ученых вошла в число высокоцитируемых исследований в области физической химии

    ​Редакция журнала Physical Chemistry Chemical Physics высоко оценила статью красноярских ученых, выполненную совместно с зарубежными коллегами из Бельгии и Германии. Опубликованная в начале этого года работа, в которой рассматриваются вопросы перемешивания многокомпонентных смесей, попала в число «горячих» результатов — статей с наибольшим цитированием.
    501
  • 21/04/2017

    Красноярские физики получили нанодисперсные порошки для создания аккумуляторов водорода

    Ученые Сибирского федерального университета и Института физики имени Л.В. Киренского СО РАН разработали технологию синтеза нанодисперсных порошков магния, которые могут стать перспективным материалом для изготовления аккумуляторов водорода для автомобильного транспорта.
    1984
  • 09/04/2019

    Сибирские ученые оптимизируют работу электронных дисплеев органическими полупроводниками

    ​Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) займутся исследованием свойств органических полупроводников (материалов, используемых в электронике), чтобы повысить эффективность используемых сейчас электронных дисплеев, сообщил ТАСС руководитель лаборатории органической оптоэлектроники НГУ Евгений Мостович.
    1251