삼중수소 또는 우라늄 배터리 개발은 오랫동안 진행되어 왔습니다. 2011년에는 미국에서 20년 동안 사용할 수 있는 배터리 생산이 시작되었습니다. 이 배터리는 전압이 3볼트이고 방전 전류는 16나노암페어이며, 시간이 지남에 따라 5나노암페어까지 감소합니다.
어디에 사용되나요?
삼중수소 배터리는 다음과 같은 곳에 사용됩니다:
- 심장박동기.
- 임플란트.
- 지질학자와 석유 시추공을 위한 센서.
- 우주 산업, 특히 연구용 우주선 분야.
- 조명 장치가 있는 조준경.
- 군사 지표 작동을 위해.
- 항공기.
이러한 장치는 낮은 전류를 필요로 하지만 장시간 작동해야 합니다.
우라늄 배터리는 -40도에서 +80도 사이의 온도에서 작동합니다.
삼중수소 배터리의 작동 원리 및 이 분야의 연구
이 물질은 수소 동위원소인 삼중수소의 붕괴를 통해 작동합니다. 이 주제는 1950년대에 연구되었으며, 니켈, 스트론튬, 이트륨을 이용한 연구가 진행되었지만, 유용한 물질은 생산되지 못했습니다.
오직 삼중수소만이 원하는 결과를 만들어냈습니다. 삼중수소는 부드러운 전자 흐름을 생성할 수 있으며, 이는 오래 지속되는 전원을 만드는 데 도움이 되었습니다.
에너지원 내의 전자들은 양방향으로 균일하게 움직입니다. 전기는 실리콘 웨이퍼에서 생성됩니다. 전자의 50% 미만이 p-n 접합과의 상호작용을 통해 포획되었습니다.
이 문제를 해결하기 위해 로체스터 대학교 과학자들은 실리콘 웨이퍼 표면에 구멍을 뚫었습니다. 이제 삼중수소가 이 구멍들을 완전히 채우고 있으며, 실리콘으로 완전히 둘러싸여 있습니다.
이렇게 만들어진 삼중수소 배터리는 영하 50도에서 영상 150도까지의 온도에서 장기간 견딜 수 있습니다. 삼중수소는 12.262년에 걸쳐 붕괴합니다. 최종 결과는 다음과 같습니다.
- 전자
- 반중성미자
- 헬륨 3
전자의 에너지가 낮기 때문에 일반 종이, 고무 또는 천을 사용하여 쉽게 포획할 수 있습니다.
제조업체들은 안전 문제를 해결해 왔습니다.
삼중수소 배터리는 방사선이 외부로 침투하지 못하도록 잘 만들어진 케이스를 가지고 있습니다.
산업계에서는 리튬 동위원소와 중성자를 조사하여 삼중수소를 추출합니다. 또 다른 기술로는 중수(원자로 감속재)를 재처리하는 방법이 있습니다.
본질적으로 이 동위원소는 인체에 위험하지 않습니다. 이 동위원소의 방사선은 공기 중으로 불과 몇 밀리미터만 침투합니다. 하지만 물을 통해 인체에 들어가면 위험합니다.
시티랩스는 2005년에 설립되었으며, 주력 사업은 삼중수소 배터리 생산입니다. 이 회사의 대표인 래리 올슨은 1970년대에 수명이 긴 배터리를 개발한 바 있습니다. 또한, 시티랩스는 2018년에 개발된 나노삼중수소 배터리(P100)도 개발했습니다. 이 배터리는 0.75볼트의 전압으로 75나노와트의 전력을 생산합니다.
이 배터리의 양극 단자는 마이크로 회로의 1번 핀이고, 음극 단자는 15번 핀입니다. 외형적으로는 일반적인 마이크로 회로와 유사하며, LCC68 및 LCC44 패키지로 제조됩니다.
수명이 짧은 다른 배터리들과 달리, 삼중수소 배터리는 여러 가지 장점을 가지고 있습니다.
- 케이스 내부의 압력은 증가하지 않습니다.
- 화학적으로 활성인 물질이 없습니다.
- 시체는 파괴되지 않습니다.
- 기계적 충격에 쉽게 견딥니다.
- 삼중수소 전지의 작동으로 생성되는 물질은 독성이 없습니다.
이러한 유형의 전원 공급 장치의 유일한 단점은 가격입니다. 현재 가격은 매우 다양하지만 대략 2,000달러 정도입니다.
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