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用核能产生的电源被认为是清洁能源 ， 因为它几乎不会产生碳排放 。 目前 ， 核反应堆主要是裂变式的 ， 聚变核反应堆还处于研究状态 。 虽然核能相对清洁 ， 但是它也会留下放射性废物 ， 而且这些影响的持续时间可以达到上百年 。 由于核废料越来越多 ， 储存空间越来越少 ， 因此科学家的想法是 ， 对这些核废料进行再利用 ， 于是放射性金刚石电池由此诞生 。
放射性金刚石电池的原理2016年 ， 一组由物理学家和化学家组成的科研团队首次开发出了放射性金刚石电池 ， 它是一种贝塔伏特电池 ， 这意味着它需要靠核废料的β衰变来提供动力 。
β衰变是放射性衰变的一种 ， 当原子核拥有过多的中子时 ， 它就会变得极不稳定 。 于是 ， 该原子就会通过β衰变来获得稳定的质子和中子的比例 。 当原子发生β衰变时 ， 中子会衰变成质子和电子 ， 并放出能量 。 此时 ， 贝塔伏特电池中的半导体便会将核能转化为电流输出 。
在典型的贝塔伏特电池中 ， 放射性材料薄层放置在半导体之间 。 但是 ， 由于β粒子的方向具有随机性 ， 所以只有一小部分会撞击到半导体 ， 而且电流的转化率也不高 ， 因此典型贝塔伏特电池的功率非常低 ， 效率也非常低下 。 这时候 ， 科学家开发出了多晶金刚石 ， 并把它用于放射性金刚石电池中 。
该多晶金刚石使用放射性碳-14来进行生长 ， 这些碳-14来自于反应堆中的石墨 。 这样一来 ， 它既可以用作放射源 ， 也能作为半导体吸收β粒子的能量 。 相比于传统的半导体 ， 它转化为电能的效率更高了 。 不过 ， 科学家警告 ， 目前放射性金刚石的功率还比较低下 ， 不适合用作手机电池 。
放射性金刚石电池的未来早在1913年 ， 核电池的概念就已经被提出 。 在1960年代 ， 航天上使用核电池为外太阳系航天器提供动力 。 但是 ， 这些核电池使用的是钚 ， 钚的生产也是一件麻烦的事 。 现在 ， 有了利用核废料的放射性金刚石电池 ， 它有望替代航天器上的钚核电池 。
不过 ， 人们还是很担心这种电池的安全性 ， 毕竟这种辐射是一种对人体有害的电离辐射 。 随着纳米技术的加入 ， 安全性得到了保障 。 2020年 ， 科学家推出了纳米金刚石放射性电池 。 纳米金刚石转化为电流的效率更高 ， 并且它非常坚硬 ， 核辐射不会泄漏出来影响人们健康 。 科学家估计 ， 该种核电池的寿命长达28000年 ， 可以为一些航天器提供长期可靠的电力服务 。
然而 ， 传统锂离子电池并不会很快被放射性金刚石电池所替代 ， 因为目前的锂电池制造成本较低 ， 功率也更高 。 但是 ， 锂电池的问题也是显而易见的 。 它们的使用寿命不长 ， 而且在报废之后不易回收 。
【科学家|放射性金刚石电池：利用β衰变把核废料变废为宝，是能源的未来】科学家还在对放射性金刚石电池进行研究 ， 他们希望在电池中堆叠大量的碳-14来提高功率 ， 并且每个电池配备一个小型超级电容器来提供快速放电的能力 。 他们相信 ， 这种核电池总有一天会走进市场 ， 这样一来 ， 手机续航短将成为历史 。 放射性金刚石电池也会成为能源的未来 。
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