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若干年后核能小型化成功!会用在手机上吗?答案是不怕死才可以

 星辰大海种花家 2019-07-18

裂变与聚变是现代核能使用的两个方向,以现在的技术条件而言还局限在使用裂变能中,而聚变大概还要在天上飞五十年!当然大家不要幻想使用核裂变的电站小型化到装进手机里!当然这是不可能的,但更不要以为核能无法装进手机里,因为这个世界上还有一种叫做核电池的东西!

若干年后核能小型化成功!会用在手机上吗?答案是不怕死才可以

一、核电池

利用放射性同位素衰变能量来产生电力的装置称为核电池!当然各位不要以为这种电池最近才发明,核电池最早在1913年就已经被亨利·莫塞莱所发明,只是一直无法提高效率而难以取得实际应用价值,一直到半导体实用化的二十世纪五十年代后才取得实质性的进展!核电池根据原理不同分为如下几种:

热转换型

  • 热离子换能器(Thermionic converter)

  • 放射性同位素热电机(Radioisotope thermoelectric generator)

  • 热光伏太阳能电池(Thermophotovoltaic cells)

  • Alkali-metal thermal to electric converter:

  • 斯特林放射性同位素发电机(Stirling radioisotope generator):利用放射性同位素产生温差,推动斯特林发动机。

非热转换型

射线电池用于从射线产生电流。一般来源是氚

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旅行者携带的RTG燃料容器示意图,绘出了钚-238氧化物球体

现代核电池中一般以温差式核电池和热机转换核电池两种居多!

2011年11月26日发射的好奇号火星探测器用的就是核电池,它的电池寿命长达14年!当然并不是说14年后电池就没法用了,而是衰减到无法支撑好奇号工作了!就像七十年代末发射的旅行者一号探测器,到2025年之后,其携带的核电池将再也无法支撑任意单一仪器开机,但它依然能提供电力,只是逐渐微弱,难以为继了!

二、核电池能装进手机里吗?

印象中《火星救援》中核电池挺大的,至少也有1M左右,质量达到了数十千克!马特达蒙还能放到火星车里取暖。但事实上核电池可以做到极小,比如美国密苏里大学研发的核电池约只有一美分硬币大小(略大,1.95毫米,厚度1.55毫米)!这个级别完全可以做到放进一个小型通讯设备中!

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那么它能装进手机给手机供电吗?从理论上来看作为信标发射机存在应该没有问题,但如果要作为现代高耗能的智能手机提供电力那明显是不够的!这种电池仅仅应用于一些特殊用途,比如心脏起搏器和军事领域,或者是一些极难更换电池却需要超长时间工作的场合!

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从理论上来看,提高核电池功率,降低手机功耗,设计使用一款核电池、待机时间数十年的手机在技术上并没有特别大的障碍,但问题有两个:

1、谁敢用这样的手机?

随身携带的核电池,万一摔机或者出现意外状况怎么办?即使加固也很难避免在高处掉落或者出现车祸时的极端状况!

2、高昂的电池成本是否值得?

尽管现代核电池使用已经比较普遍,但高效高功率的电池我们依旧缺乏,比如嫦娥四号在月夜保命用的核电池就得到了俄罗斯的协助!

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所以未来还是考虑化学电池吧,比如锂电池就有很大的潜力可以发掘,甚至超级电容电池似乎也有不错的未来,而日常使用中,超长待机时间并不能成为一个卖点,毕竟在到处都有电源,即使没有电源,那么人手都不止一个充电宝的时代里,成本还是非常敏感的!

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