違反能量守恆？美納米金剛石電池自充電，封裝一次使用2萬年

2020-09-03 星辰大海路上的種花家

最近一種叫做納米金剛石電池的概念正在迅速崛起，加利福尼亞的NDB公司表示，他們正在開發一種基於核廢料提取物的電池，將會顛覆現代能源方式，一次封裝之後，可以持續使用10年~28000年！

而且它具有堪比鋰離子數倍的能量密度，碰撞中絕對安全，使用中根本無需充電，更具優勢的是它的價格還比鋰離子電池還便宜！

納米金剛石電池到底是什麼鬼？

說了那麼多優勢，這種電池到底是什麼東西，它為什麼能用那麼久？一系列的問題出現在腦海中，種花家咋說也算是科學愛好者，需要找到令人信服的證據才能相信這種電池的存在，我們且來看看NDB公司是怎麼解釋其原理的！

納米金剛石電池使用的是核廢料石墨的提取物碳-14，提純後的這種碳-14,會通過β衰變成為氮，也就是說它會變成氣體，消失在空氣中，但在衰變過程中會釋放出一個反中子和一個β衰變電子，當然這點還遠遠不夠，NDB需要將碳-14來製造鑽石！

鑽石在這個電池中充當了半導體和散熱片的角色，收集電荷並將其傳遞出來，並且碳-14被非放射性的碳-12（普通的碳原子），以保證輻射不外洩，並以其超硬的外殼兼做保護層。NDB會將這種納米金剛石微電池使用電路相連，形成一個電池陣列，並利用超級電容收集這些並儲存這些電荷。

它可以封裝成任何電池模式，比如紐扣或者AA電池，甚至18650或者2170等電池形式，簡單的說這就是一個微型核發電機，一個永遠不需要充電的電池！理論上它以超強功率密度供電時，壽命可以超過90年，如果在低功率傳感器中，它的壽命將高達2.8萬年！

這種電池似乎非常完美，但它到底靠譜不？

聽上去就是一個騙人的玩意兒，但到底是否靠譜我們用證據來說話！首先它的來源是核廢料石墨，很多朋友印象中的核廢料似乎並非石墨，但事實上石墨確實可以是核廢料，因為石墨是一種非常優良的種子減速劑，早期的核反應堆就是石墨堆，即使到現在很多石墨堆仍然在工作中！

石墨堆中的石墨形狀

因此在英國總共有超過9.5萬噸的石墨塊，如果能將其中的放射性碳-14剝離，那麼它的放射性汙染會大大降低，也就是說處理成碳-14的作為電池原料的同時還處理了核廢料！因此到現在為止，理論上是可行的！

碳-14的放射性衰變能製造出電池嗎？

放射性衰變原理製造的電池稱為核電池，但核電池根據其利用放射性衰變能量不同，可以分為如下幾種：

  • 直接充電式核電池：利用放射源發射的帶電粒子來產生電勢差，比如α粒子或者電子
  • 氣體電離式核電池和輻射伏特效應能量轉換核電池：利用其發射的粒子束對介質的電離作用來產生電勢
  • 螢光體光電式核電池：利用其發射射線誘發螢光物質發光後通過光電轉換成電能
  • 而熱致光電式核電池、溫差式核電池和熱機轉換電池：利用放射源產生的熱能來實現能量轉換。

上文中碳-14封裝在金剛石內，其無法構造複雜結構，只能是帶電粒子來產生電勢差原理，也就是直接充電式核電池，發射電子的一端為正極，接收電子的一端為負極，這種直接充電式核電池屬於高壓低電流核電池，一般應用在離子推進系統、陰極射線管，光電倍增管或者人造心臟等人造器官這些需要高電壓的場所！

直接充電式核電池儘管結構簡單，但能量轉換效率比較低，會因為真次級電子發射係數、背散射電子發射係數、排斥因子及直接充電式核電池發射極與收集極之間的絕緣物質等影響功率的輸出，必須使用更多的放射性材料才能製造出大功率電源，但此時體積會很大！

因此NDB必須要找到一種高效利用發射電子的技術，但即使如此，也能將利用率提高到20%以上

碳-14電池的壽命真的能超過2.8萬年嗎？

碳-14的半衰期為5730±40年，每隔5700年，就會有一半的碳-14衰變成氮-14，假如其100%利用了電子，那麼從理論上來看，在2.8萬年時大約只有剛開始時的1/32左右，這似乎有點不太靠譜，10%就已經很勉強了，還要撐到3%，不過微電流時也許問題還真不是特別大，從這個角度來看，2.8萬年也算它合格！

它能提供的能量有多大

據早先披露的資料稱，一塊擁有20g碳-14的金剛石電池，每天能提供300焦耳的能量，看上去似乎很不錯是吧，但這大約只相當於能提供0.00926瓦的功率，這似乎有點低，如果要加大功率的話，必須要大量電池並聯，比如要獲得1W的功率輸出，那麼需要100個這樣的電池，這個電池重量多少呢，大約2千克碳-14，如果加上外殼，估計至少超過5千克以上。

假如是鋰離子電池的話，5KG鋰電池，提供數千瓦肯定是沒有問題的，短時間內數十千瓦也沒有問題，從理論上來看，所謂的金剛石電池完全就是一個概念！

它有違反能量守恆定律嗎？

儘管它號稱能使用上萬年，還不需要充電，聽上去就像鬼話一樣，但它卻沒有違反能量守恆定律，利用的是電子或者離子與放射性衰變的熱能，放射性核電池已經是一種非常普遍的電源，在生物醫學領域以及航天領域，還有很多邊遠無法供電的領域，核電池應用已經非常廣泛！比如旅行者使用的就是氧化鈽電溫差電池！

旅行者上的核電池

《火星救援》中就有將核電池拿來取暖，這種屬於溫差電池，但利用率也很低，因此會有大量的廢熱浪費，剛好可以在寒冷的火星車中作為熱量來源！

但NDB公司稱可以做為替代鋰離子電池作為電動車的能源，還能使用90年，這實在讓人覺得有點像賈躍亭做的造車PPT，吹牛不打草稿啊！

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