心脏起搏器持续工作50年,无需更换电池? 中国这项黑科技正在让神话照进现实。
在无锡贝塔医药的实验室里,一枚仅指甲盖大小的装置持续为一盏LED灯供电超过4个月,脉冲闪烁超过35000次。这盏灯背后,是中国首款碳-14核电池“烛龙一号”的稳定运行。
“烛龙一号”的命名源自《山海经》中象征光明的神兽,寓意长久不灭的能源供应。 这款核电池的体积仅为15mm×15mm×5mm,却蕴含着惊人的能量密度。
碳-14同位素的半衰期长达5730年,使这款核电池理论上具备数千年持续供电能力。 即使在50年的设计寿命内,其性能衰减率也低于5%。
能量密度达到每克2200毫瓦时,这一数值是传统三元锂电池的10倍以上。 电池支持毫瓦级脉冲放电和智能能量管理,能够适配多种不同场景的需求。
在极端环境测试中,“烛龙一号”表现出惊人稳定性。 从零下100℃的极寒到200℃的高温,电池性能均不受影响。
“烛龙一号”是全球首款基于碳化硅半导体材料及高比活度碳-14的核电池,从核心材料研发到换能器件制造拥有完全自主知识产权。
研发团队攻克了高比活度碳-14源制备技术难题,解决了碳化硅换能器件能量转换率低且稳定性差等关键问题。 电池的能量转换效率突破8%,达到国际领先水平。
短路电流达到282nA,开路电压2.1V,最大输出功率433nW。 这些指标标志着中国在微型核电池领域已达到世界前沿水平。
无锡贝塔医药已构建全球唯一的碳-14全产业链体系,为核电池研发和产品化应用提供了坚实的技术基础和放射源供应保障。
与传统电池不同,碳-14核电池内部没有重金属材料,也不存在化学反应,在化学毒性和热失控方面的风险远低于锂电池和其他干电池。
全封闭结构设计使辐射泄漏水平低于花岗岩地板。 三层包装技术仅需一张A4纸的厚度就能完全屏蔽辐射,彻底解决了核电池的安全隐患。
其分解产物仅为不具有放射性的铜元素,没有需要特殊处理的危险核废料,实现了真正的清洁环保。
04 应用场景,从人体内部到深空探测
在医疗领域,碳-14核电池可为脑机接口、心脏起搏器等植入式设备提供永久能源。 患者不再需要每隔几年就进行手术更换电池,彻底避免了反复手术带来的感染风险和痛苦。
物联网领域将迎来革命性变化。 万亿级传感器网络有了持久稳定的能源支撑,特别是在海洋深处、南极北极等极端环境,无需维护保养的持续供电成为可能。
宇宙深空探测领域,“烛龙一号”可助力深空探测器仪器仪表持续工作,为星际航行提供长期能源保障。
在航空航天、极地探测、深海装备等极端环境领域,这款核电池能够提供全天候的能源支撑。
“烛龙一号”的成功研制充分验证了三个科学问题:碳-14放射源制备核电池专用高比活度放射源的可行性;利用辐射伏特效应进行碳-14能量转换的可行性;利用碳-14核电池进行能量存储与脉冲放电的可行性。
西北师范大学与贝塔医药已签署校企合作协议,将围绕碳-14核电池、碳-14同位素电磁分离、碳-14核辐射探测器以及碳-13快速检测等方面开展技术合作与产品研发。
β辐伏核电池技术作为新一代微电源解决方案,其发展将推动智能制造、国家安全、航天航空等战略领域革新。
第二代工程样机“烛龙二号”的研发已在推进中。 新一代产品将搭载实用型全封闭碳-14微型核电池,预计年底完成封装并测试,致力于进一步缩小体积和降低生产成本。
烛龙一号的能量转换效率已突破8%,但这个数字能否支撑起大规模商业化应用?