你尋思一個電池能頂多久？一天？一禮拜？一個月？還是一年？十年？一百？NO，NO，這些都弱爆了好嘛！有一種電池，它持續(xù)放電幾千年，而且現(xiàn)在就倆國家能研發(fā)出來。

C-14原子核的β衰變

英國，從核廢料到永恒能源

英國作為工業(yè)革命的鼻祖，靠著煤炭以及蒸汽機，將全球工業(yè)化的齒輪給轉(zhuǎn)了起來。

68年前建成全球第一個全規(guī)模核電站“考爾德霍爾”。

雖然最初的目的是用來生產(chǎn)用于英國核武器計劃的钚，發(fā)電只是順帶的。

但考爾德霍爾證明了，核能作為一種電力來源的可行性，成功推動了全球更先進的核電站的開發(fā)。

世界上第一臺用于軌道運輸?shù)恼羝麆恿C車模型

英國一共建造了40多座核反應(yīng)堆，其中除一座外，其余都使用石墨作為核心減速材料和結(jié)構(gòu)組件。

這也帶來了一個大問題——放射性石墨廢料。

而英國，現(xiàn)在正堆積著100000噸這樣的放射性石墨廢料，可咋辦？

就不能有什么廢物利用的方法嗎？

這就得說到咱們今天的主角了。

人工合成鉆石

2024年12月，布里斯托大學(xué)和英國原子能管理局（UKAEA）聯(lián)手研發(fā)出全球首個碳-14鉆石電池。

這個東西的關(guān)鍵就是把核廢料里的碳-14固定好，把它“鎖”到人造鉆石內(nèi)部。

碳-14會自己“放電”（β衰變），釋放出電子，進而轉(zhuǎn)化為電能。

而且這碳-14的半衰期是5700年，也就是說，理論上這電池的續(xù)航能力能達到好幾千年。

更妙的是，鉆石這種材料不僅能擋住輻射，還可以捕捉電子發(fā)電，提供安全穩(wěn)定的電流。

碳-14鉆石貝塔伏特電池原型

雖然能量密度是低了點（微瓦級別），屬于那種細水長流的類型，但是架不住它持久耐用??！

那么這么塊電池有什么用呢？

用處可就多了去了。

首先，在醫(yī)療領(lǐng)域，像心臟起搏器、眼科植入物這些高精儀器，裝上這電池，那就可以一勞永逸，終身免更換了。

這是多少病人的福音呀。

常見的鋰紐扣電池（左）和鉆石碳-14電池（右）

再者，在太空探索方面，深空探測器有了它，就能獲得源源不斷的穩(wěn)定電力。

像火星探測器上的傳感器，裝上這種電池，能用上個幾百上千年。

雖然這項技術(shù)，現(xiàn)在才剛剛起步，離真正的大規(guī)模商用還有距離，但不可否認的是，它的前景不可限量。

參考信息：1、維基百科.《核電站》
2、中國棉花協(xié)會.《英國工業(yè)革命為什么從棉紡織業(yè)開始》
3、央視新聞網(wǎng).《英國制造出首塊碳-14鉆石電池》
4、曼徹斯特大學(xué)官網(wǎng).《新型石墨處理方法可以減少英國核廢料負擔》

漂浮在距離地球150億英里的旅行者1號

中國，從稀土大國到核能的逆襲

咱們的稀土儲量占了全球的將近一半，可很多年，咱們的稀土產(chǎn)業(yè)一直都在低端打轉(zhuǎn)。

以白菜價把原料賣到國外，然后再花大價錢把那些精加工過的高端產(chǎn)品給買回來。

稀土資源的低價出口與高端技術(shù)的受制于人，促使咱們國家加大科技創(chuàng)新投入。

結(jié)果是喜人的，近年來，不僅突破了高純度稀土材料的技術(shù)封鎖，還在多個高科技領(lǐng)域成績斐然。

云南省保山市的一座稀土礦

這包括了咱們今天的另外一個主角，碳化硅半導(dǎo)體碳-14核電池——燭龍一號。

2024年3月，無錫貝塔醫(yī)藥聯(lián)合西北師范大學(xué)發(fā)布了全球首款碳化硅半導(dǎo)體碳-14核電池——燭龍一號。

雖然都是核電池，但是咱們的燭龍一號和英國的碳-14鉆石電池是兩個完全不同的研發(fā)路線。

燭龍一號是碳14同位素與碳化硅半導(dǎo)體的結(jié)合，利用碳-14衰變時發(fā)射的β粒子與半導(dǎo)體相互作用產(chǎn)生穩(wěn)定的電子流，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，也就是所謂的所謂的β伏特效應(yīng)原理。

燭龍一號原型機

它成功攻克了三大技術(shù)難關(guān)：高比活度C-14源制備、換能器件能量轉(zhuǎn)換率低以及穩(wěn)定性差。

功夫不負有心人，最終燭龍一號展現(xiàn)出了令人刮目相看的性能：282nA的短路電流、2.1V的開路電壓、433nW的最大輸出功率，能量轉(zhuǎn)換效率更是突破了8%，這在同類技術(shù)中可以說是獨占鰲頭了。

使用壽命與英國鉆石電池一樣，理論上來說，能夠持續(xù)供電數(shù)千年之久。

燭龍一號新聞發(fā)布會

燭龍一號在極端環(huán)境下的表現(xiàn)尤為突出，它能在零下100℃到200℃的環(huán)境下正常工作。

這主要得益于碳化硅半導(dǎo)體材料的超強耐熱性和導(dǎo)電性。

能量密度高達2200mWh/g，是傳統(tǒng)三元鋰電池的10倍以上，續(xù)航能力強得可怕。

50年設(shè)計壽命內(nèi)性能衰減率小于5%。

不僅如此，它還支持毫瓦級脈沖放電和智能能量管理，可以靈活適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場景。

碳化硅

與傳統(tǒng)核電池使用的钚-238相比，碳-14的原料成本只有前者的1/20，可以說是非常物美價廉了。

在實際表現(xiàn)也印證了它的非凡能力。

在無錫貝塔同位素標記實驗室，搭載燭龍一號的LED燈已經(jīng)連續(xù)工作了近4個月，完成了超過35000次脈沖閃爍。

研發(fā)人員還通過接入核電池儲能裝置模組，成功驅(qū)動了藍牙射頻芯片進行信號發(fā)射和接收，這進一步驗證了燭龍一號的實用性。

工作人員在無錫貝塔醫(yī)藥科技有限公司工作

燭龍一號的應(yīng)用范圍很廣。

醫(yī)療植入設(shè)備：如腦機接口、心臟起搏器，它們將完全擺脫充電以及更換電池所帶來，真正做到終身免換。

物聯(lián)網(wǎng)：有望支撐起萬億級傳感器網(wǎng)絡(luò)，推動智能化進程。

極端環(huán)境應(yīng)用：在深海探測、極地考察、航空航天等領(lǐng)域，燭龍一號完全可以提供全天候能源支持。

正如西北師范大學(xué)黨委副書記王全進所評價的那樣：燭龍一號的誕生，實現(xiàn)了三大突破——續(xù)航能力跨越百年、自主創(chuàng)新打破壟斷、零排放能源革命。

參考信息：1、新華報業(yè)網(wǎng).《我國核電池技術(shù)取得重大突破！全國首款碳-14核電池“燭龍一號”在江蘇問世》
2、西北師范大學(xué)官網(wǎng).《我國首款超長壽命碳-14核電池（燭龍一號）研制成功》
3、中華網(wǎng).《我國首款碳-14核電池研制成功 實現(xiàn)重大技術(shù)突破》