26/06/2022

Cẩm Nang Di Động

Cẩm Nang Di Động

Pin kim cương có khả năng tạo ra điện trong 100 năm

pin kim cương

Kim cương từ trước tới nay được xem là loại kim loại có độ cưng và độ bền cao nhất. Bên cạnh đó kim cương còn có khả năng làm chất bán dẫn và tích trữ nguồn điện vô cùng tốt. Mới đây pin kim cương đã được nghiên cứu và có dấu hiệu tốt khi nó có khả năng tạo ra điện trong 100 năm cho các con tàu dò vũ trụ và các thiết bị khai thác khác. Phát minh được tạo ra bởi các chuyên gia của Nhật Bản. Ngay sau đây mời bạn cùng chúng tôi khám phá loại pin kim cương ưu việt này nhé.

Nhận định về khả năng của pin kim cương

Là chất cứng nhất trên thế giới, kim cương đã được dùng như công cụ công nghiệp. Thậm chí có thể được biến đổi thành chất bán dẫn. Những viên pin sử dụng kim cương nhân tạo sản sinh ra điện khi đặt trong trường phóng xạ. Nếu có thể kiểm soát và ngăn chặn sự phóng xạ bằng cách bọc pin kim cương trong nhôm hoặc các tấm kim loại khác, thì nó có thể được đưa vào sử dụng.

khả năng của pin kim cương

“Kim cương là tinh thể rất đẹp. Chúng tôi có thể khai thác tiềm năng của kim cương”, Satoshi Koizumi; người đứng đầu bộ phận bán dẫn băng tần rộng Wide Bandgap Semiconductor Group (WBSG) tại Viện Khoa học vật liệu quốc gia của Nhật National Institute of Material Science (NIMS) nói.

Pin kim cương có tiềm năng lớn để điện khí hóa trong các thiết bị khai thác dưới lòng đất và thăm dò không gian. Pin kim cương có khả năng tạo ra điện trong 100 năm. Nó đang được xem xét để sử dụng trong các tàu thăm dò vũ trụ và các thiết bị khai thác hầm lò.

Cách thức chế tạo ra pin kim cương

Những viên pin này sử dụng kim cương nhân tạo; để sản sinh ra điện khi được đặt trong trường phóng xạ. Nếu có thể kiểm soát và ngăn chắn sự phóng xạ bằng cách bọc viên pin này trong nhôm hoặc các tấm kim loại tương tự; chúng hoàn toàn có thể được đưa vào sử dụng thương mại một cách an toàn.

Cách thức chế tạo ra pin kim cương

Satoshi Koizumi, người đứng đầu nhóm nghiên cứu Wide Bandgap Semiconductor tại Viện Khoa học Vật liệu Quốc gia Nhật Bản cho biết: “Đây là một tinh thể tuyệt đẹp. Chúng tôi có thể khai thác được tiềm năng của những viên kim cương này”. Là một trong những vật chất cứng nhất trên thế giới; kim cương được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Thậm chí những viên kim cương còn có thể được biến đổi thành chất bán dẫn.

Nhóm nghiên cứu đã sản xuất ra một diode tiếp giáp P-N. Một trong những thiết bị bán dẫn đơn giản nhất bằng cách gắn một màng kim cương mỏng vào đế kim cương để tạo ra điện.

Giải thích về khả năng tạo điện của pin kim cương

Pin kim cương, hoặc pin betavoltaic có thể tự tạo ra điện miễn là chúng được ở trong trường phóng xạ. Nơi chúng có thể nhận tia beta từ các đồng vị như carbon-14 và niken-63. Sở dĩ loại pin này có tuổi thọ cao như vậy là bởi carbon-14 và niken-63. Chúng chỉ phân hủy một nửa tương ứng trong khoảng thời gian 5.700 năm và 100 năm. Bằng cách sử dụng silic cacbua (SiC), nhiều công ty Mỹ và các công ty khác đã đưa pin betavoltaic vào sử dụng thực tế.

Pin kim cương do NIMS sản xuất là thành quả của công nghệ. Là bí quyết mà viện nghiên cứu và phát triển quốc gia Nhật Bản đã thử nghiệm từ những năm 1990. Tỷ lệ trao đổi nhiệt của vật liệu rơi vào khoảng 28%. Cao nhất thế giới và gần với giới hạn lý thuyết. Mặc dù nhóm NIMS đã sử dụng các electron thay vì tia beta trong các thiết bị như kính hiển vi điện tử để tạo ra điện; nhưng họ có kế hoạch sử dụng niken 63 ngay từ bây giờ.

Một số vấn đề khi sử dụng pin

Một trong những vấn đề chính mà các nhà phát triển vẫn chưa giải quyết được là việc tăng hiệu quả sử dụng pin bằng cách tăng sản lượng điện. Hiện tại, những loại pin này chỉ tạo ra điện ở ngưỡng microwatt. Mặc dù vậy, tiềm năng của pin sử dụng vật liệu kim cương tổng hợp là rất lớn. Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Anh và Đại học Bristol đã tuyên bố vào năm 2020 rằng họ đang nghiên cứu việc sử dụng carbon-14. Một đồng vị thường tồn tại trên bề mặt than chì trong quá trình sản xuất điện hạt nhân. Chúng có thể được lấy sau khi nhà máy điện hạt nhân bị tháo dỡ.

Giải thích về khả năng tạo điện của pin kim cương

Vương quốc Anh đang xem xét việc tháo dỡ các nhà máy này để sản xuất pin kim cương. Mặc dù không có thông tin chi tiết về kế hoạch nhưng nếu nó thành công; nó sẽ có thể tạo ra điện trong hàng nghìn năm. Pin kim cương có khả năng chịu nhiệt cao. Nó có cấu tạo đơn giản hơn và an toàn hơn. Nhà nghiên cứu Koizumi đến từ NIMS cho biết: “Chúng thậm chí có thể hoạt động ở nhiệt độ cao. Có thể được sử dụng trong các thiết bị vũ trụ, đầu dò khoáng sản và các thiết bị khác”. Việc nghiên cứu pin kim cương mang lại cơ hội to lớn cho ngành năng lượng và vũ trụ trong tương lai.