123
Новости Энергетика и экология

В НИЯУ «МИФИ» разрабатывают миниатюрные атомные источники энергии

Ученые НИЯУ «МИФИ» работают над созданием миниатюрных радиоизотопных источников питания, которые будут обеспечивать энергией микро- и нано-электромеханические системы, микро-роботов различной специализации и назначения, а также устройства для длительной автономной работы в дальнем космосе, на больших глубинах, районах крайнего севера. Об этом сообщает пресс-служба вуза.

Одним из сдерживающих факторов массового использования микро- и нано-электромеханических систем (МЭМС и НЭМС), объединяющих в одном устройстве наноэлектронику и механические элементы, является проблема создания миниатюрных источников питания для энергообеспечения МЭМС и НЭМС, говорится в сообщении.

На сегодняшний день активно исследуется возможность миниатюризации достаточно привычных литий-ионных батарей, солнечных батарей, топливных ячеек и всевозможных типов конденсаторов. Однако латеральные (боковые) размеры подобных источников питания не позволяют говорить о создании действительно микро- и наноразмерных систем.

Российские ученые создали безопасную ядерную батарейку

Другим подходом к проблеме обеспечения питания современных и перспективных МЭМС и НЭМС являются радиоизотопные батареи. Радиоизотопные, они же ядерные, они же атомные батареи – это источники тока, в которых энергия радиоактивного распада метастабильных элементов – атомных ядер — преобразуется в электричество.

Проблема создания радиоизотопных батарей для МЭМС и НЭМС состоит из двух задач. Первой является создание собственно радиоизотопного источника микронных размеров. Вторая — создание высокоэффективного термоэлектрического материала для преобразования энергии ядерного распада в электрическую. Мировая тенденция решения этой задачи на данный момент основана на использовании наноструктурированных материалов.

Разрабатываемая учеными МИФИ модель миниатюрного радиоизотопного источника питания на основе: (I) – радиоизотопный источник микронных размеров на примере Th-228; (II) – термоэлектрический элемент на основе наноструктурированной пленки, состоящей из нанокластеров золота

Разрабатываемая учеными МИФИ модель миниатюрного радиоизотопного источника питания на основе: (I) – радиоизотопный источник микронных размеров на примере Th-228; (II) – термоэлектрический элемент на основе наноструктурированной пленки, состоящей из нанокластеров золота

На кафедре физико-технических проблем метрологии НИЯУ «МИФИ» уже накоплен большой опыт по исследованию металлических нанокластеров с использованием различных экспериментальных методик и численного моделирования. Грант РНФ позволит ученым продолжить исследования в этом направлении и использовать результаты для создания высокоэффективного термоэлектрического материала на основе наноструктурированной пленки, состоящей из наноразмерных кластеров металлов (~1 нм). В такой структуре отсутствует фононная передача тепла, так как фононы заперты внутри наноразмерных металлических кластеров, а в образце сохраняется близкая к металлической электронная проводимость, которая обеспечивается перколяционными эффектами.

«Бедный» метан может стать основой для создания экологически безопасного источника энергии

На основе наноструктурированной пленки, содержащей наноразмерные кластеры металла, будут созданы и изучены высокоэффективные термоэлектрические преобразователи энергии альфа- и бета-распада радиоактивных ядер в электричество.

Ожидается, что такие термоэлектрические преобразователи будут обладать не имеющей аналогов в мире рекордно высокой термо-ЭДС, смогут на порядок превзойти термо-ЭДС обычных термоэлементов.

Область применения радиоизотопных источников с термоэлектрическим преобразованием практически безгранична. Она простирается от ядерных батарей сверхмалых размеров для питания микро- и нано-электромеханических систем до кардиостимуляторов, микро-роботов различной специализации и назначения, а также устройств для длительной автономной работы в дальнем космосе, на больших глубинах, районах крайнего севера. 

Об авторе

Валерия Щеголевская

Валерия Щеголевская

Главный редактор Russian IT World

Получайте новости первыми

Подпишитесь на наш Telegram-канал

t-do.ru/ritworld