परमाणु बैटरी
1950 के दशक तक, बीटावोल्टिक्स - बीटा विकिरण की ऊर्जा निकालने की एक तकनीक - को वैज्ञानिकों द्वारा भविष्य में नए ऊर्जा स्रोत बनाने का आधार माना जाता था। आज, आत्मविश्वास से यह दावा करने के वास्तविक आधार हैं कि नियंत्रित परमाणु प्रतिक्रियाओं का उपयोग स्वाभाविक रूप से सुरक्षित है। दर्जनों परमाणु तकनीकें पहले से ही लोगों द्वारा रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग की जा रही हैं, जैसे कि रेडियोआइसोटोप स्मोक डिटेक्टर।
इसलिए, मार्च 2014 में, संयुक्त राज्य अमेरिका के कोलंबिया विश्वविद्यालय के मिसौरी विश्वविद्यालय के जेए क्वोन और बेक किम ने स्ट्रोंटियम -90 और पानी पर आधारित कॉम्पैक्ट पावर स्रोत के दुनिया के पहले कामकाजी प्रोटोटाइप को पुन: पेश किया। इस मामले में, पानी की भूमिका एक ऊर्जा बफर है, जिसके बारे में नीचे बताया जाएगा।
परमाणु बैटरी बिना रखरखाव के वर्षों तक काम करेगी और पानी के अणुओं के टूटने के कारण बिजली का उत्पादन करने में सक्षम होगी क्योंकि वे बीटा कणों और रेडियोधर्मी स्ट्रोंटियम -90 के अन्य क्षय उत्पादों के साथ बातचीत करते हैं।
ऐसी बैटरी की शक्ति बिजली के वाहनों और यहां तक कि अंतरिक्ष यान को बिजली देने के लिए पूरी तरह से पर्याप्त होनी चाहिए।नए उत्पाद का रहस्य बीटावोल्टाइक्स के संयोजन और एक काफी नई भौतिकी प्रवृत्ति - प्लास्मोन रेज़ोनेटर में निहित है।
विशिष्ट ऑप्टिकल उपकरणों के विकास में पिछले कुछ वर्षों में प्लास्मों का सक्रिय रूप से उपयोग किया गया है, जिसमें अल्ट्रा-कुशल सौर सेल, पूरी तरह से फ्लैट लेंस और हमारी आंखों की संवेदनशीलता से कई गुना अधिक रिज़ॉल्यूशन वाली विशेष प्रिंटिंग स्याही शामिल है। प्लास्मोनिक अनुनादक विशेष संरचनाएं हैं जो प्रकाश तरंगों के रूप में और विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अन्य रूपों के रूप में ऊर्जा को अवशोषित और उत्सर्जित करने में सक्षम हैं।
आज, पहले से ही रेडियोआइसोटोप ऊर्जा स्रोत हैं जो परमाणुओं के क्षय की ऊर्जा को बिजली में परिवर्तित करते हैं, लेकिन यह सीधे नहीं होता है, लेकिन मध्यवर्ती भौतिक अंतःक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से होता है।
सबसे पहले, रेडियोधर्मी पदार्थों की गोलियाँ उस कंटेनर के शरीर को गर्म करती हैं जिसमें वे होते हैं, फिर इस गर्मी को थर्मोक्यूल्स के माध्यम से बिजली में परिवर्तित किया जाता है।
रूपांतरण के प्रत्येक चरण में भारी मात्रा में ऊर्जा नष्ट हो जाती है; इसमें से, ऐसी रेडियोआइसोटोप बैटरियों की दक्षता 7% से अधिक नहीं होती है। विकिरण द्वारा बैटरी के पुर्जों को बहुत तेजी से नष्ट करने के कारण बीटावोल्टिका का व्यवहार में लंबे समय से उपयोग नहीं किया गया है।
अनुसंधान से पता चला है कि पानी के अणुओं के इन क्षय भागों का उपयोग बीटा कणों के साथ टकराव के परिणामस्वरूप अवशोषित ऊर्जा को सीधे निकालने के लिए किया जा सकता है।
पानी की परमाणु बैटरी के काम करने के लिए, प्लैटिनम फिल्म के साथ कवर किए गए टाइटेनियम ऑक्साइड के सैकड़ों सूक्ष्म स्तंभों की एक विशेष संरचना की आवश्यकता होती है, जो एक कंघी के आकार के समान होती है। इसके दांतों में और प्लेटिनम खोल की सतह पर कई सूक्ष्म छिद्र होते हैं जिसके माध्यम से पानी के अपघटन के संकेतित उत्पाद उपकरण में प्रवेश कर सकते हैं। तो, बैटरी के संचालन के दौरान, "कंघी" में कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं होती हैं - पानी के अणुओं का अपघटन और गठन होता है, जबकि मुक्त इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं और कब्जा कर लिया जाता है।
इन सभी प्रतिक्रियाओं के दौरान जारी ऊर्जा "सुइयों" द्वारा अवशोषित होती है और बिजली में परिवर्तित हो जाती है। विशेष भौतिक गुणों वाले खंभों की सतह पर दिखाई देने वाले प्लास्मोन्स के कारण, ऐसी जल-परमाणु बैटरी अपनी अधिकतम दक्षता तक पहुँचती है, जो 54% हो सकती है, जो शास्त्रीय रेडियोआइसोटोप वर्तमान स्रोतों से लगभग दस गुना अधिक है।
यहां उपयोग किए जाने वाले आयनिक घोल को पर्याप्त रूप से कम परिवेश के तापमान पर भी जमना बहुत मुश्किल है, जिससे बिजली के वाहनों को बिजली देने के लिए नई तकनीक से बनी बैटरियों का उपयोग करना संभव हो जाता है और अगर ठीक से पैक किया जाता है, तो विभिन्न उद्देश्यों के लिए अंतरिक्ष यान में भी।
रेडियोधर्मी स्ट्रोंटियम -90 का आधा जीवन लगभग 28 वर्ष है, इसलिए क्वान और किम की परमाणु बैटरी कई दशकों तक महत्वपूर्ण ऊर्जा हानि के बिना काम कर सकती है, जिसमें प्रति वर्ष केवल 2% की कमी होती है।वैज्ञानिकों का कहना है कि ऐसे पैरामीटर इलेक्ट्रिक वाहनों की सर्वव्यापकता के लिए एक स्पष्ट संभावना खोलते हैं।