تأتي التكنولوجيا التي من المحتمل أن تغير قواعد اللعبة من الشركة الناشئة Nano Diamond Battery (NDB) التي تتخذ من سان فرانسيسكو مقراً لها ، والتي تشيد باسمها “بطارية ألفا وبيتا والنيوترون الفولتية عالية الطاقة القائمة على الألماس” لقدرتها على منح الأجهزة “الحياة أي طاقة طويلة “. تخيل: يمكن لبطارية واحدة فقط تشغيل مضخة الأنسولين أو جهاز تنظيم ضربات القلب طوال حياتك (مع توفير الكثير من الوقت). أو يمكن أن يوفر العصير لمركبة فضائية تجمع عينات ثرى المريخ لعقود دون أي مساعدة بشرية.
هذه أهداف طموحة. لذا ، هل يمكن أن تصبح بطاريات الماس النووية حقيقة واقعة؟ أم أنها خدعة؟.
ما هي بطاريات الماس النووية؟
لبناء بطاريات المس النووية الخاصة به ، يستخدم NDB طبقات من الألماس النانوي الصغير للغاية (على سبيل المثال ، يمثل النانومتر الواحد واحدًا من المليار من المتر). الماس له توصيل حراري استثنائي ، مما يجعله مثاليًا للأجهزة الإلكترونية. في الواقع ، هم أكثر الموصلات الطبيعية المعروفة للحرارة ، وفقًا لإحدى النشرات الصادرة عن كلية الهندسة بجامعة هيوستن – وهي أكثر فعالية بثلاث إلى أربع مرات من النحاس أو الفضة.
كيف تتم زراعة الماس في بطاريات الماس النووية؟
يقوم العلماء بزراعة هذا الماس المصغر باستخدام ترسيب البخار الكيميائي ، وهي عملية تجبر فيها الغازات عند درجات حرارة عالية للغاية الكربون على التبلور على مادة أساسية. يعترف بنك التنمية الوطني أن هذه العملية مكلفة للغاية.
تنتج هذه العملية ألماسًا بلون أزرق وموصلية أعلى من الماس المتوسط. يوجد الماس الأزرق الحقيقي بشكل طبيعي على الأرض ، ولكنه أكثر ندرة بل وأكثر تكلفة من الماس الأزرق الاصطناعي.
كيف تتم صناعة هذه البطاريات؟
بمجرد أن يقوم NDB بتوريد الماس النانوي ، تقوم الشركة بدمجه مع النظائر المشعة من النفايات النووية. على وجه التحديد ، يستخدمون نظائر مشعة لليورانيوم والبلوتونيوم ، “والتي ربما تأتي من نفايات محطات الطاقة المشعة”.
و الآن، الماس أحادي البلورة – بحجم بضعة ملليمترات مربعة فقط – يحرك الحرارة بعيدًا عن النظائر المتحللة إشعاعيًا بسرعة كبيرة بحيث تولد المعاملة بالفعل الكهرباء. “تودع الطاقة في محول NDB ، الذي يحول الطاقة الحركية للإشعاع الساقط إلى طاقة كهربائية” ، كما يقول نيما جولشاريفي ، الرئيس التنفيذي لشركة NDB.
هل البطاريات الماسية جيدة جدًا لدرجة يصعب تصديقها؟
هناك بطارية ماسية تستخدم النفايات النووية حقًا ، وتستمر لآلاف السنين ، وتتضمن طبقات من أصغر أنواع الماس فقط؟
الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك بقليل. ستنتج كل خلية بطارية كمية صغيرة فقط من الطاقة ، لشيء واحد ، لذلك يجب على العلماء دمج الخلايا بأعداد ضخمة من أجل تشغيل الأجهزة الكبيرة بانتظام – مما يزيد التكلفة كثيرًا ، إلى جانب زيادة التعقيد.
ومع ذلك ، لا تزال هناك مشكلة : يقوم الباحثون بزرع النفايات النووية داخل خلايا الماس ، مما يخلق ضعفًا بنيويًا طبيعيًا ، من الناحية الإحصائية ، سيفشل في النهاية في بعض الخلايا بمرور الوقت ، كما يوضح غوغوتسي. عندما تصبح بطارية Nano Diamond Battery متاحة على نطاق واسع في المستقبل ، فهناك احتمال أن تنكسر بعض الخلايا أو تضيع ببساطة مع الأجهزة التي تشغلها.
كم من الوقت تستطيع البطاريات النووية الاستمرار؟
إذا تمت معالجة هذه المشكلات ، فإن بعض التطبيقات الممكنة لها تتضمن أجهزة طويلة المدى مثل المعينات السمعية أو أجهزة تنظيم ضربات القلب.
يقول NDB إن البطاريات يمكن أن تكون مفيدة في المركبات الفضائية التي تحتاج إلى العمل لسنوات دون مساعدة. خذ الأقمار الصناعية ، على سبيل المثال. إن ادعاء NDB أن البطارية تدوم 28000 عام يعتمد جزئيًا على تطبيقات الفضاء منخفضة الطاقة هذه.
و ما زالت الوعود و الآمال كبيرة، حيث سيتم إطلاق الساعة الذكية التي تعمل ببطارية ماسية مشعة، و التي ستستمر بالعمل لأجيال.
اقرأ المزيد عن
