رقم واحد في العالم في مجال بطاريات الطاقة الذرية

تعتمد بطارية الطاقة الذرية بشكل رئيسي على النيكل-63 كمصدر للطاقة، وأشباه موصلات الماس كمحول للطاقة. وهي مصدر طاقة مستمر، ويمكنها إنتاج مصدر طاقة نبضي بعمر افتراضي أطول بإضافة مكثف فائق كجهاز تخزين للطاقة. يتكون الهيكل الأساسي لهذه البطارية النووية من: محول، وركيزة، ومصدر نيكل-63، وطبقة واقية للبطارية.

بطارية بيتا فولت الماسية من النيكل-63 عبارة عن مجموعة من محولات أشباه الموصلات الماسية وصفائح النيكل-63 بسمك 2 ميكرومتر. البطارية معيارية. تتكون الوحدة من محولين على الأقل وطبقة واحدة من النيكل-63. يتم تكديسها باستمرار لتشكيل مجموعة وحدات، ويتم توصيل مجموعات وحدات متعددة على التوالي والتوازي، ويمكن تكوين الطاقة من بضعة ميكروواط إلى عدة واط. الحد الأدنى لحجم بطارية الطاقة الذرية هو 3x3x0.03 ميكرومتر (تتكون من محولين وطبقة واحدة من النيكل-63). بناءً على الطاقة الساقطة على جهاز محول أشباه الموصلات الماسي، يصل معدل تحويل الطاقة للبطارية إلى 8.8٪. إذا تم استخدامها مع مصادر مشعة من النيكل-63 عالية النقاء، فسيتم تحسين كثافة طاقة البطاريات بشكل أكبر.

بطاريات الطاقة الذرية بطاريات فيزيائية، وليست بطاريات كهروكيميائية. كثافتها الطاقوية أعلى بعشر مرات من كثافة بطاريات الليثيوم الثلاثية. يمكنها تخزين 3300 ميغاواط/ساعة في بطارية وزنها غرام واحد. لا تشتعل ولا تنفجر عند التعرض للوخز بالإبر أو إطلاق النار. ولأنها تُولّد كهرباء ذاتية التوليد لمدة 50 عامًا، فلا يوجد مفهوم دقيق لعدد دورات البطارية الكهروكيميائية (2000 عملية شحن وتفريغ). يتميز توليد الطاقة في بطاريات الطاقة الذرية بالثبات وعدم التغير في البيئات والأحمال القاسية. تعمل بشكل طبيعي في نطاق 120 درجة فوق الصفر و-60 درجة تحت الصفر، ولا تُفرّغ نفسها ذاتيًا. بطارية الطاقة الذرية التي طورتها شركة بيتافولت آمنة تمامًا، ولا تصدر إشعاعات خارجية، وهي مناسبة للاستخدام في الأجهزة الطبية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب والقلب الاصطناعي وقوقعة الأذن في جسم الإنسان. بطاريات الطاقة الذرية صديقة للبيئة. بعد فترة الاضمحلال، يصبح نظير النيكل-63، كمصدر إشعاعي، نظيرًا مستقرًا للنحاس، وهو غير مشع ولا يُشكل أي تهديد أو تلوث للبيئة. لذلك، على عكس البطاريات الكيميائية الحالية، لا تتطلب البطاريات النووية عمليات إعادة تدوير باهظة الثمن.

يجمع هذا المنتج بين تقنية اضمحلال النظائر النووية للنيكل-63 وأول وحدة شبه موصلة من الماس (الجيل الرابع من أشباه الموصلات) في الصين، ليحقق بنجاح تصغير حجم بطاريات الطاقة الذرية وتنميطها وخفض تكلفتها، مُطلقًا بذلك عملية الاستخدام المدني. ويشير هذا إلى أن الصين حققت ابتكارًا ثوريًا في مجالي التكنولوجيا المتقدمة، بطاريات الطاقة الذرية وأشباه الموصلات الماسية من الجيل الرابع، في آنٍ واحد، مما يجعلها متقدمةً جدًا على مؤسسات البحث العلمي والشركات الأوروبية والأمريكية.

تستطيع بطاريات الطاقة الذرية توليد الكهرباء بثبات واستقلالية لمدة 50 عامًا دون الحاجة إلى شحن أو صيانة. وقد دخلت هذه البطاريات مرحلة التجارب، وسيتم طرحها في السوق بكميات كبيرة. تلبي بطاريات بيتافولت للطاقة الذرية احتياجات إمدادات الطاقة طويلة الأمد في مجالات متعددة، مثل الفضاء، ومعدات الذكاء الاصطناعي، والمعدات الطبية، وأنظمة MEMS، وأجهزة الاستشعار المتقدمة، والطائرات بدون طيار الصغيرة، والروبوتات الدقيقة. سيساعد هذا الابتكار الجديد في مجال الطاقة الصين على تحقيق ريادة في الجولة الجديدة من ثورة تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي.

تعتمد بطاريات الطاقة الذرية، المعروفة أيضًا بالبطاريات النووية أو بطاريات النظائر المشعة، على مبدأ استغلال الطاقة المنبعثة من تحلل النظائر النووية وتحويلها إلى طاقة كهربائية عبر محولات أشباه الموصلات. كان هذا مجالًا تكنولوجيًا متقدمًا ركزت عليه الولايات المتحدة والاتحاد السوفيتي في ستينيات القرن الماضي. أما حاليًا، فلا تُستخدم سوى البطاريات الحرارية النووية في مجال الفضاء. يتميز هذا النوع من البطاريات بحجمه ووزنه الكبيرين، وارتفاع درجة حرارته الداخلية، وارتفاع سعره، وعدم ملاءمته للاستخدام المدني. في السنوات الأخيرة، سعت الدول الأوروبية والأمريكية إلى تصغير حجم البطاريات النووية وتنميطها واستخدامها المدني. كما تشير "الخطة الخمسية الرابعة عشرة وأهداف رؤية 2035" الصينية إلى أن إضفاء الطابع المدني على التكنولوجيا النووية وتطوير النظائر النووية متعدد الأغراض هما من اتجاهات التطوير المستقبلية.

تتطور البطاريات النووية وفق مسار تكنولوجي مختلف تمامًا، حيث تُولّد تيارًا كهربائيًا من خلال انتقال جسيمات بيتا (الإلكترونات) المنبعثة من المصدر المشع النيكل-63 إلى أشباه الموصلات. ولتحقيق ذلك، طوّر فريق علماء بيتافولت أشباه موصلات ألماسية فريدة أحادية البلورة، بسُمك 10 ميكرون فقط، وذلك بوضع صفيحة من النيكل-63 بسُمك 2 ميكرون بين محولين من أشباه الموصلات الماسية. تُحوّل طاقة اضمحلال المصدر المشع إلى تيار كهربائي، مُشكّلةً وحدة مستقلة. البطاريات النووية وحداتية، ويمكن أن تتكون من عشرات أو مئات الوحدات المستقلة، ويمكن استخدامها على التوالي والتوازي، مما يُتيح تصنيع بطاريات بأحجام وسعات مختلفة.