Австралийская инженерная компания entX совместно с Adelaide University объявила о переходе от лабораторного образца к предсерийному производству GenX Betavoltaic Power Generator — батареи нового поколения, которую планируют изготавливать с широким использованием аддитивных технологий (3D-печати). Проект поддерживает Additive Manufacturing Cooperative Research Centre (AMCRC) и направлен на решение одной из ключевых проблем работы техники в труднодоступных средах — надежного питания без обслуживания.
В отличие от классических радиоизотопных генераторов (RTG), преобразующих тепло от распада в электричество, betavoltaic-подход использует энергию излучения для генерации электричества в полупроводниковых структурах. В GenX ставка сделана на ультратонкие функциональные слои: последовательное нанесение нанослоев металлов, оксидов металлов и полупроводников формирует сложные сэндвич-архитектуры с высокой удельной мощностью. Промышленно это сочетание 3D-печати с методами покрытий и тонкопленочного осаждения, в частности с переносом критических операций типа PVD в масштабируемый процесс на сертифицированном объекте entX в Аделаиде. Параллельно команда быстро прототипирует защитные радиационные кожухи, чтобы упростить безопасную интеграцию источника питания в изделия.
План работ рассчитан примерно на 14 месяцев, бюджет — $1,8 млн; заявленная цель — продемонстрировать высокомощный betavoltaic-демонстратор и подготовить технологию к оценке заказчиками в сферах космоса, обороны и удаленных систем.
Почему это важно? Для космических исследований и астрономии: долговечный источник энергии, не требующий обслуживания, открывает возможности там, где солнечные панели или регулярная подзарядка не работают — например, работа ровера во время двухнедельной лунной ночи, питание автономных датчиков в тени или отдаленных регионах, а также компактных научных платформ и сетей сенсоров. Для астрономии это потенциально означает более длительную автономную работу приборов в тяжелых условиях и большую свободу в выборе места размещения наблюдательной аппаратуры.
Как это работает? Betavoltaic — ядерная батарейка, работает почти как солнечная панель, только вместо фотонов света ее подпитывают электроны (бета-частицы), которые естественным образом вылетают во время распада радиоизотопа. Рядом расположен полупроводник с p-n переходом (почти как в солнечных элементах). Когда бета-частицы пролетают через него, они выбивают в материале электрон-дырочные пары (то есть создают носители заряда). Встроенное электрическое поле p-n перехода разделяет эти заряды и во внешнем контуре появляется ток. Это не тепловая схема (не как RTG), а прямое преобразование излучения в электричество.
Ключевое ограничение: такие батарейки обычно дают небольшую мощность, но очень долго и без обслуживания — и именно поэтому их рассматривают для космоса и других «дальних» задач.
По материалам adelaideuni, interestingengineering
