나노 다이아몬드 배터리는 보편적인 적용성을 제공합니다.

현대 생활은 통신 장치에서 운송 차량에 이르기까지 우리 삶의 일상적인 측면에 영향을 미치는 모바일 배터리 구동 장치에 크게 의존합니다. 효율적이고 비용 효율적인 배터리에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 기존 배터리는 수많은 우려로 가득 차 있었고 지구 온난화 및 폐기물 축적에 대한 인식이 높아진 시대에 생산은 지속 가능한 개발 원칙 및 프로세스에 따라 이루어져야 합니다.

나노 다이아몬드 배터리(NDB)는 고출력 다이아몬드 기반 알파, 베타 및 중성자 볼타 배터리로 다양한 응용 분야에 평생 친환경 에너지를 제공하고 기존 화학 배터리의 한계를 극복할 수 있습니다. NDB는 작은 원자력 발전기처럼 작동합니다. NDB의 전원은 여러 수준의 합성 다이아몬드로 안전을 위해 차폐된 중간 및 높은 수준의 방사성 동위원소입니다. 에너지는 전기를 생성하는 데 사용되는 비탄성 산란이라는 과정을 통해 다이아몬드에 흡수됩니다. 자체 충전 프로세스는 최대 28,000년의 배터리 수명으로 모든 장치 또는 기계의 전체 수명 동안 충전을 제공합니다.

배터리는 자체 충전되며 자연 공기에 노출되기만 하면 되기 때문에 초과 전하를 커패시터, 슈퍼커패시터 및 2차 전지에 저장하여 휴대폰, 항공기, 로켓, 전기 자동차, 센서 및 기타 장치 및 기계의 배터리 수명을 연장할 수 있습니다. .

시스템 기술

다이아몬드 원자력 발전소(DNV) 기술 — 장치로서 DNV는 전하 수집을 용이하게 하기 위해 두 개의 접촉 표면이 있는 반도체, 금속 및 세라믹의 조합입니다. 여러 개의 단일 장치가 DNV 스택이라고 하는 배터리 시스템의 +ve 및 -ve 접점을 생성하기 위해 DNV 측면에 Ni 증착에 의해 제작된 전도성 채널을 통해 함께 연결됩니다. 이들 사이에는 붕괴 시 알파, 베타 또는 중성자 방사선을 방출하는 방사성 동위원소가 있습니다. 그런 다음 이것은 단결정 다이아몬드(SCD)에 비탄력적으로 산란되어 전하 수집기에 의해 수집되는 전하를 생성합니다.

DNV 스택의 모든 레이어는 고에너지 출력 소스로 구성됩니다. 이러한 종류의 배열은 시스템의 전반적인 효율성을 향상시키고 제품에 대한 다층 안전 보호막을 제공합니다.

방사선에서 전기로의 빠른 전환 — 모든 방사성 동위원소는 많은 양의 열을 생성하는 것으로 알려져 있습니다. DNV 장치 사이에 소스를 전략적으로 배치하면 DNV 장치에 SCD가 있기 때문에 발생하는 비탄성 산란이 촉진됩니다. 이 설계는 방사성 동위원소에 의한 열의 자가 흡수를 방지하고 사용 가능한 전기로의 신속한 전환을 가능하게 합니다.

박막 구조 — NDB가 나타내는 박막 프로파일은 최소한의 자체 흡착으로 SCD에서 방사선 흡수를 허용합니다. 유연한 설계 구조로 인해 이 기술은 응용 프로그램에 따라 모든 모양과 형태를 취할 수 있습니다. NDB는 최소 크기 제한이 40μm인 애플리케이션이 요구하는 만큼 크게 만들 수 있습니다.

핵 재활용 프로세스 — 방사성 폐기물은 안전하고 안전한 환경에서 지속 가능성을 구현하고 청정 에너지원을 촉진하기 위해 재처리 및 재활용됩니다.

안전 기능

NDB의 주요 혁신은 열, 기계 및 방사선 안전을 포괄하는 정교한 안전 기능입니다.

다이아몬드 캡슐화기 — 방사선 안전은 장치 내에 방사선을 포함하는 다이아몬드 캡슐화기를 사용하여 DNV를 캡슐화하여 달성됩니다. DNV 스택은 소스와 함께 가장 열 전도성이 높은 재료로 알려져 있고 장치 내에서 방사선을 포함할 수 있는 다결정 다이아몬드 층으로 코팅되어 있습니다. 또한 스테인리스 스틸보다 12배 더 단단하여 배터리를 견고하고 조작할 수 없습니다.

나노층은 크롬과 납으로 만들어지며 DNV에서 나오는 방사선을 포착하는 "구멍과 뚜껑" 구조로 되어 있습니다. 구멍은 캡슐화기의 외부 부분으로 열을 전도하는 열 전도 채널 역할을 합니다. 캡은 NDB의 다이아몬드 캡슐 구성 요소에 내장된 구멍에서 나오는 방사선을 캡처하지만 배경 방사선 수준에 가까운 1차 방사선뿐만 아니라 2차 방사선을 흡수하고 포함할 수 있습니다.

내장 열 통풍구 — 배터리 시스템에 존재하는 고에너지원은 작동 중에 열을 발생시킵니다. 이것은 시스템의 열 전도로 이어집니다. 시스템의 열 통풍구는 다이아몬드의 외부 표면과 관련하여 이 프로세스를 수행하여 내부를 최적의 수준으로 유지하는 데 도움이 됩니다.

붕소 도핑된 SCD — 시스템의 모든 측면을 활용하기 위해 NDB는 알파 및 베타 외에도 붕소-10 도핑과 함께 중성자 방사선 사용을 통합합니다. 도핑은 여분의 중성자를 알파선으로 전환하는 데 도움이 됩니다.

잠금 시스템 — 배터리 시스템에 원자력을 사용하면 Pu-238 및 U-232와 같은 핵분열성 동위원소 생성으로 인한 핵확산 문제가 제기됩니다. 이 문제를 해결하기 위해 NDB는 "잠금 시스템"이라는 이온 주입 메커니즘을 사용하여 발전 이외의 사용을 방지합니다. 이는 소비자 안전 요구 사항을 충족하여 사용성을 증가시킵니다.

응용 프로그램

자동차 — 전기 자동차는 여러 정부에서 활발히 추진되어 왔으며 최근 몇 년 동안 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나입니다. 당연히 핵심 부품인 차량을 구동하는 배터리도 많이 개발되었습니다. 배터리 솔루션으로서 NDB는 모터뿐만 아니라 자동차의 전통적인 측면에 전력을 공급합니다. 가장 흥미로운 점은 헤드업 디스플레이, 증강 현실, 자율 주행 및 온보드 AI와 같은 혁신도 NDB를 사용하여 지원할 수 있다는 것입니다.

NDB는 낮 동안 자동차에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있습니다. 밤에 차가 주차되어 있을 때 NDB로 구동되는 EV를 집에 연결하면 생성된 전하가 집에 전력을 공급할 수 있고 초과분은 그리드에 판매될 수 있습니다. 이는 국가 그리드가 전기를 크라우드 소싱하여 전기 자동차의 채택률 증가와 함께 증가하는 전력 수요를 완화한다는 것을 의미합니다.

항공우주 — 항공 시장은 방대하고 많은 기술 발전은 디지털 혁명에서 비롯됩니다. NDB 사용의 몇 가지 예에는 항공기 안전을 개선하기 위해 조종석과 같은 영역에 필수 전원을 확보하고 누락된 항공기 인양을 돕기 위해 블랙박스에 전원을 공급하는 것이 포함됩니다. 블랙박스는 주기적으로 신호를 보내 위치를 알려준다. 그러나 신호의 가용성은 신호에 전원을 공급하는 배터리를 기반으로 합니다. 현재 블랙박스의 배터리 충전량에 제한이 있어 배터리 충전량이 소진되면 위치 신호를 사용할 수 없으므로 검색 시간이 제한됩니다. NDB는 블랙박스의 배터리 수명을 늘릴 수 있어 수색대가 더 큰 회수 기회를 얻을 수 있습니다.

최근 우주 기술의 발전과 전기 항공기의 부상으로 수명과 안전에 대한 우려로 인해 배터리 시스템에 대한 수요가 증가했습니다. 인공위성과 우주선은 태양열 발전에 크게 의존하며, 이는 열악한 우주 환경에 의해 방해받을 수 있습니다. NDB는 드론, 전기 항공기, 위성, 우주 탐사선, 우주복 및 스테이션에 전력을 공급하는 동시에 더 긴 활동을 허용하는 데 사용할 수 있습니다.

의료 기술 — 보청기 및 심박 조율기와 같은 현장 의료 기기 및 이식형 장치는 안전이라는 추가 이점과 함께 더 작은 패키지로 긴 배터리 수명의 이점을 얻을 수 있습니다. NDB를 사용하면 환자는 반감기가 길기 때문에 더 이상 심장 박동기 재충전에 대해 걱정할 필요가 없습니다. NDB는 구조에 통합된 기본 방사선 흡수체 층이 있기 때문에 이식 가능한 장치에서 방사선 누출을 방지합니다.

산업용 — NDB의 안전성, 전력 출력 및 보편성은 많은 일상적인 애플리케이션과 구현하기 어려운 애플리케이션에 전력을 제공합니다. NDB의 데이터 센터, 원격 위치 및 적대적인 환경 애플리케이션은 생산성과 미래 지향적인 애플리케이션에 대한 탁월한 약속을 만듭니다.

사물 인터넷(IoT)의 한 가지 단점은 물리적 장치 자체에 있습니다. 각 기능(예:조명)에는 센서와 Wi-Fi 연결 수신기가 필요하므로 필연적으로 전기가 필요합니다. 전통적으로 이것은 배터리를 사용하고 직접 전기 배선을 함으로써 충족되었지만 두 경우 모두 제한이 있습니다. 배터리가 방전되고 전선을 설정하려면 전기 기술자가 필요하므로 불편할 수 있습니다. NDB를 사용하면 IoT 장치가 완전 무선이 되어 배터리 소모에 대해 걱정할 필요 없이 어디에나 배치할 수 있습니다.

결론

NDB는 배출이 없고 환경에 불활성이며 코발트 채광이 필요하지 않기 때문에 친환경적입니다. NDB는 기존 에너지원에 비해 에너지 밀도가 높고 오래 지속되며 날씨에 영향을 받지 않는 대안입니다. 부가가치는 유해한 부산물이 없고 핵폐기물 재활용이 부족합니다.

이 기술은 가솔린 및 리튬 이온 배터리와 같은 다른 에너지원을 대체할 수 있는 잠재력을 갖고 있어 배출 및 유독성 금속 폐기물로 인한 부정적인 환경 영향을 줄입니다.

또 다른 추세는 리튬 이온 배터리의 핵심 구성 요소인 코발트의 부족입니다. NDB에는 코발트가 포함되어 있지 않아 원자재 수급에 영향을 받지 않는 솔루션입니다.

마지막으로 최근 가장 중요한 트렌드 중 하나는 전기차에 대한 수요의 급격한 증가입니다. 전 세계 정부는 화석 연료 동력 차량을 NDB에 적합한 시장인 전기 차량으로 전환하기 위해 노력하고 있습니다.

이 기사는 NDB(캘리포니아 샌프란시스코)의 CEO인 Dr. Nima Golsharifi가 기고한 것입니다. 자세한 내용은 여기를 방문하십시오. .