核廢料變身「夜光電池」！微型電子裝置的新能源革命

科學家們最近開發出一種創新型電池，能夠將核廢料中的放射性物質轉化為電能，為微型電子裝置提供動力。這項技術不僅解決了核能發電產生的危險副產物問題，還為特殊應用領域開闢了新的能源來源。

根據世界核能協會的資料，美國18%的電力來自核能發電。雖然核能不會產生碳排放，但它會產生具有環境危害性的放射性廢料，這些廢料在數千年內仍具有活性。為瞭解決這一問題，俄亥俄州立大學的研究團隊利用一種名為閃爍晶體的高密度材料，結合太陽能電池，將伽馬輻射轉化為電能。

「核廢料會釋放出強大的伽馬輻射，這是一種高能量形式，能夠穿透大多數材料，」該研究的主要作者、俄亥俄州立大學機械與航空航天工程教授Raymond Cao在接受《Live Science》採訪時表示。「我們的裝置使用了一種閃爍器，這種特殊材料能夠吸收伽馬射線，並將其能量轉化為可見光——類似於夜光物體的原理，但驅動源是輻射而非陽光。這種光隨後被太陽能電池捕獲，就像太陽能板一樣，將其轉化為電能。」

這款原型電池的體積僅為4立方厘米，大約相當於一茶匙糖的大小。研究團隊在俄亥俄州立大學的核反應爐實驗室中，使用銫-137和鈷-60兩種放射性源進行了測試。結果顯示，電池在銫-137的驅動下產生了288納瓦的電力，而在更具放射性的鈷-60同位素驅動下，電力則達到了1500納瓦，足以為微晶片或緊急裝置等微型電子系統供電。

儘管這種電池的輸出功率遠低於家用電器的千瓦級需求，但研究人員相信，只要找到合適的能源，這項技術未來可以擴充套件到瓦級甚至更高功率的應用。然而，這項新技術並不會用於家庭——因為系統需要高水平的環境輻射才能運作，所以必須部署在核廢料場地。例如，研究人員設想將這種電池應用於太空和深海探索的核系統中，這些地方的極端輻射水平使得傳統能源無法使用。

「我們並不生產或攜帶輻射源，而是設計這種裝置用於已經存在強烈伽馬輻射的場所，」Cao解釋道。「這種方法的巧妙之處在於，遮蔽材料可以被閃爍器取代，而閃爍器產生的光可以被收集並轉化為電能。」

然而，在正式投入使用之前，這項技術還面臨一些挑戰。Cao指出，高水平的輻射會逐漸損壞閃爍器和太陽能電池。「我們需要進一步開發更耐用、抗輻射的材料，以確保系統的長期穩定性，」他說。如果這些問題得以解決，這種長效電池將能夠部署在難以進入的高輻射區域，且幾乎不需要維護，成為一種極具吸引力的能源解決方案。

「核電池的概念非常有前景，」共同作者Ibrahim Oksuz在一份宣告中表示。「雖然還有許多改進空間，但我相信未來，這種方法將在能源生產和感測器行業中佔據重要地位。」