【原】違反能量守恒？美納米金剛石電池自充電，封裝一次使用2萬(wàn)年！

星辰大海種花家 2020-08-26

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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(kāi)發(fā)一種基于核廢料提取物的電池，將會(huì)顛覆現(xiàn)代能源方式，一次封裝之后，可以持續(xù)使用10年~28000年！

而且它具有堪比鋰離子數(shù)倍的能量密度，碰撞中絕對(duì)安全，使用中根本無(wú)需充電，更具優(yōu)勢(shì)的是它的價(jià)格還比鋰離子電池還便宜！

納米金剛石電池到底是什么鬼？

說(shuō)了那么多優(yōu)勢(shì)，這種電池到底是什么東西，它為什么能用那么久？一系列的問(wèn)題出現(xiàn)在腦海中，種花家咋說(shuō)也算是科學(xué)愛(ài)好者，需要找到令人信服的證據(jù)才能相信這種電池的存在，我們且來(lái)看看NDB公司是怎么解釋其原理的！

納米金剛石電池使用的是核廢料石墨的提取物碳-14，提純后的這種碳-14,會(huì)通過(guò)β衰變成為氮，也就是說(shuō)它會(huì)變成氣體，消失在空氣中，但在衰變過(guò)程中會(huì)釋放出一個(gè)反中子和一個(gè)β衰變電子，當(dāng)然這點(diǎn)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，NDB需要將碳-14來(lái)制造鉆石！

鉆石在這個(gè)電池中充當(dāng)了半導(dǎo)體和散熱片的角色，收集電荷并將其傳遞出來(lái)，并且碳-14被非放射性的碳-12（普通的碳原子），以保證輻射不外泄，并以其超硬的外殼兼做保護(hù)層。NDB會(huì)將這種納米金剛石微電池使用電路相連，形成一個(gè)電池陣列，并利用超級(jí)電容收集這些并儲(chǔ)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(jiǎn)單的說(shuō)這就是一個(gè)微型核發(fā)電機(jī)，一個(gè)永遠(yuǎn)不需要充電的電池！理論上它以超強(qiáng)功率密度供電時(shí)，壽命可以超過(guò)90年，如果在低功率傳感器中，它的壽命將高達(dá)2.8萬(wàn)年！

這種電池似乎非常完美，但它到底靠譜不？

聽(tīng)上去就是一個(gè)騙人的玩意兒，但到底是否靠譜我們用證據(jù)來(lái)說(shuō)話！首先它的來(lái)源是核廢料石墨，很多朋友印象中的核廢料似乎并非石墨，但事實(shí)上石墨確實(shí)可以是核廢料，因?yàn)槭且环N非常優(yōu)良的種子減速劑，早期的核反應(yīng)堆就是石墨堆，即使到現(xiàn)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(guó)總共有超過(guò)9.5萬(wàn)噸的石墨塊，如果能將其中的放射性碳-14剝離，那么它的放射性污染會(huì)大大降低，也就是說(shuō)處理成碳-14的作為電池原料的同時(shí)還處理了核廢料！因此到現(xiàn)在為止，理論上是可行的！

碳-14的放射性衰變能制造出電池嗎？

放射性衰變?cè)碇圃斓碾姵胤Q(chēng)為核電池，但核電池根據(jù)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(fā)射的帶電粒子來(lái)產(chǎn)生電勢(shì)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(yīng)能量轉(zhuǎn)換核電池：利用其發(fā)射的粒子束對(duì)介質(zhì)的電離作用來(lái)產(chǎn)生電勢(shì)
熒光體光電式核電池：利用其發(fā)射射線誘發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換成電能
而熱致光電式核電池、溫差式核電池和熱機(jī)轉(zhuǎn)換電池：利用放射源產(chǎn)生的熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。

上文中碳-14封裝在金剛石內(nèi)，其無(wú)法構(gòu)造復(fù)雜結(jié)構(gòu)，只能是帶電粒子來(lái)產(chǎn)生電勢(shì)差原理，也就是直接充電式核電池，發(fā)射電子的一端為正極，接收電子的一端為負(fù)極，這種直接充電式核電池屬于高壓低電流核電池，一般應(yīng)用在離子推進(jìn)系統(tǒng)、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(chǎng)所！

直接充電式核電池盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但能量轉(zhuǎn)換效率比較低，會(huì)因?yàn)檎娲渭?jí)電子發(fā)射系數(shù)、背散射電子發(fā)射系數(shù)、排斥因子及直接充電式核電池發(fā)射極與收集極之間的絕緣物質(zhì)等影響功率的輸出，必須使用更多的放射性材料才能制造出大功率電源，但此時(shí)體積會(huì)很大！

因此NDB必須要找到一種高效利用發(fā)射電子的技術(shù)，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(guò)2.8萬(wàn)年嗎？

碳-14的半衰期為5730±40年，每隔5700年，就會(huì)有一半的碳-14衰變成氮-14，假如其100%利用了電子，那么從理論上來(lái)看，在2.8萬(wàn)年時(shí)大約只有剛開(kāi)始時(shí)的1/32左右，這似乎有點(diǎn)不太靠譜，10%就已經(jīng)很勉強(qiáng)了，還要撐到3%，不過(guò)微電流時(shí)也許問(wèn)題還真不是特別大，從這個(gè)角度來(lái)看，2.8萬(wàn)年也算它合格！

它能提供的能量有多大

據(jù)早先披露的資料稱(chēng)，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(cuò)是吧，但這大約只相當(dāng)于能提供0.00926瓦的功率，這似乎有點(diǎn)低，如果要加大功率的話，必須要大量電池并聯(lián)，比如要獲得1W的功率輸出，那么需要100個(gè)這樣的電池，這個(gè)電池重量多少呢，大約2千克碳-14，如果加上外殼，估計(jì)至少超過(guò)5千克以上。

假如是鋰離子電池的話，5KG鋰電池，提供數(shù)千瓦肯定是沒(méi)有問(wèn)題的，短時(shí)間內(nèi)數(shù)十千瓦也沒(méi)有問(wèn)題，從理論上來(lái)看，所謂的金剛石電池完全就是一個(gè)概念！

它有違反能量守恒定律嗎？

盡管它號(hào)稱(chēng)能使用上萬(wàn)年，還不需要充電，聽(tīng)上去就像鬼話一樣，但它卻沒(méi)有違反能量守恒定律，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(jīng)是一種非常普遍的電源，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域以及航天領(lǐng)域，還有很多邊遠(yuǎn)無(wú)法供電的領(lǐng)域，核電池應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛！比如旅行者使用的就是氧化钚電溫差電池！