全球首款鑽石電池有望供電幾千年 但電量很微弱

12月11日消息，英國研究人員最近開發出全球首款鑽石電池，利用放射性同位素碳-14的衰變提供穩定的低電量，壽命甚至長達幾千年。以下爲翻譯內容：

電池似乎總是在最糟糕的時刻耗盡電量，比如在數學考試前計算器突然沒電，在好電影剛開始時遙控器無法使用，或在斷電時手電筒無法點亮。但是，如果有一種電池的電量不僅可以撐幾個小時，還可以持續幾十上百年呢？

布裡斯托爾大學和英國原子能機構（UKAEA）的研究人員開發出全球首款碳-14鑽石電池，壽命長得驚人。根據12月4日布裡斯托爾大學發表的聲明，這種電池可以利用放射性同位素碳-14的衰變爲設備供電幾千年。這種創新設計可以爲體內植入設備以及飛往深空的探測器提供更環保的長期電力支持。

UKAEA氚燃料循環主任莎拉·克拉克（Sarah Clark）在聲明中說：“鑽石電池用可持續的安全方式來連續輸出微瓦級電力。這是一項新興技術，使用了人造鑽石來安全包裹少量的碳-14。”

像碳-14這樣的放射性同位素，其原子結構具有不穩定性，在衰變爲更穩定的元素時會釋放能量。碳-14在衰變過程中釋放的電子被鑽石電池捕獲，從而產生恆定的低能量，其工作原理類似於太陽能電池板將光轉化爲電能。

半導體在特定條件下可以導電。UKAEA高級工藝工程師埃塞奧薩·埃卡內姆（Eseosa Ekanem）解釋說：“我們正試圖在低於大氣壓的壓力下製造出一層薄薄的這種鑽石。”“當這些電子穿過鑽石這種半導體材料時，就能產生電力和能量。”

碳-14的半衰期爲5730年，這意味着期間只有一半的碳-14會衰變，另一半仍然可以產生能量。這讓我們可以大致想象碳-14鑽石電池的壽命有多長。

根據聲明，這種電池設計的應用前景是“顛覆性”的。這種電池具有生物相容性，適合用於眼科植入物和助聽器等醫療設備，尤其適用於那些需要通過外科手術更換電池的心臟起搏器等設備。雖然碳-14暴露在外不會構成重大健康風險，但內部污染可能有一定的危險性，而鑽石外殼可確保放射性衰變得到安全控制。

由於鑽石的堅固特性，這種電池甚至可以在更極端的環境中工作，比如用於未來的深空探測任務，在無法輕鬆更換傳統電池的情況下使用這種電池。它們還可以給主動射頻標籤供電，這種有跟蹤功能的小型數據傳輸設備常被用於地球偏遠地區或地外空間的長期項目。

布裡斯托爾大學的湯姆·斯科特（Tom Scott）說：“我們的微功率技術可以支持太空技術、安全設備以及醫療植入物等重要應用。”“我們很高興未來幾年能夠與各行業以及研究領域合作，探索所有這些可能性。”

從中受益的不僅僅是醫療和太空領域。UKAEA高級工藝工程師法蒂瑪·桑尼（Fatimah Sanni）說，研究人員設想未來“幾乎所有地方都能使用鑽石電池”。她列舉了小型衛星、電腦芯片、遙控器和手錶等日常應用。鑽石電池可以取代生產過程中大量排放溫室氣體的鋰離子電池，後者處理不當還會向環境中釋放有毒化學物質。

桑尼補充說：“再見了，所有的鋰離子廢舊電池。”“當我們有了像鑽石電池這樣的清潔電池後，就能緩解氣候變化。”（辰辰）