Baterai Nano Diamond Memberikan Penerapan Universal

Kehidupan modern sangat andal pada perangkat bertenaga baterai seluler yang memengaruhi aspek kehidupan kita sehari-hari, mulai dari perangkat telekomunikasi hingga kendaraan transportasi. Ada peningkatan permintaan untuk baterai yang efisien dan hemat biaya. Baterai konvensional telah diliputi dengan banyak kekhawatiran dan di era meningkatnya kesadaran tentang pemanasan global dan akumulasi limbah, produksi harus sejalan dengan prinsip dan proses pembangunan berkelanjutan.

Baterai Nano Diamond (NDB) adalah baterai alfa, beta, dan neutron volta berdaya tinggi berbasis berlian yang dapat memberikan energi seumur hidup dan ramah lingkungan untuk berbagai aplikasi dan mengatasi keterbatasan baterai kimia yang ada. NDB bertindak seperti generator nuklir kecil. Sumber daya untuk NDB adalah isotop radio tingkat menengah dan tinggi yang dilindungi demi keamanan oleh berbagai tingkat berlian sintetis. Energi diserap dalam berlian melalui proses yang disebut hamburan tidak elastis, yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Proses pengisian daya sendiri akan memberikan pengisian daya selama masa pakai penuh perangkat atau mesin apa pun, dengan masa pakai baterai hingga 28.000 tahun.

Karena baterai dapat diisi sendiri dan hanya memerlukan paparan udara alami, setiap kelebihan muatan dapat disimpan dalam kapasitor, superkapasitor, dan sel sekunder untuk memperpanjang masa pakai baterai untuk ponsel, pesawat, roket, kendaraan listrik, sensor, dan perangkat serta mesin lainnya. .

Teknologi Sistem

Teknologi Diamond Nuclear Voltaic (DNV) — Sebagai perangkat, DNV adalah kombinasi dari semikonduktor, logam, dan keramik yang memiliki dua permukaan kontak untuk memfasilitasi pengumpulan muatan. Beberapa unit tunggal dihubungkan bersama melalui saluran konduktif yang dibuat dengan pengendapan Ni di sisi DNV untuk membuat kontak +ve dan -ve dari sistem baterai, yang disebut tumpukan DNV. Di antaranya adalah radioisotop yang, setelah peluruhan, akan melepaskan radiasi alfa, beta, atau neutron. Ini kemudian secara inelastis tersebar di berlian kristal tunggal (SCD) untuk menghasilkan muatan yang dikumpulkan oleh pengumpul muatan.

Setiap lapisan tumpukan DNV terdiri dari sumber keluaran energi tinggi. Pengaturan semacam ini meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan dan menyediakan pelindung keamanan berlapis untuk produk.

Konversi cepat dari radiasi ke listrik — Semua radioisotop diketahui menghasilkan panas dalam jumlah tinggi. Penempatan sumber yang strategis antara unit DNV memfasilitasi hamburan inelastis yang berasal dari keberadaan SCD di unit DNV. Desain ini mencegah penyerapan panas oleh radioisotop dan memungkinkan konversi cepat menjadi listrik yang dapat digunakan.

Struktur film tipis — Profil film tipis yang ditunjukkan oleh NDB memungkinkan penyerapan radiasi di SCD dengan penyerapan sendiri yang minimal. Karena struktur desainnya yang fleksibel, teknologi ini dapat mengambil bentuk dan bentuk apa pun sesuai dengan aplikasinya. NDB dapat dibuat sebesar aplikasi yang dibutuhkan, dimana batas ukuran minimal 40 m.

Proses daur ulang nuklir — Limbah radioaktif diproses ulang dan didaur ulang untuk memungkinkan keberlanjutan dan mempromosikan sumber energi bersih di lingkungan yang aman dan terjamin.

Fitur Keamanan

Inovasi utama NDB adalah fitur keselamatan canggih yang mencakup keselamatan termal, mekanis, dan radiasi.

Enkapsulator berlian — Keamanan radiasi dicapai melalui enkapsulasi DNV menggunakan enkapsulator berlian yang berisi radiasi di dalam perangkat. Tumpukan DNV, bersama dengan sumbernya, dilapisi dengan lapisan berlian polikristalin, yang dikenal sebagai bahan yang paling konduktif secara termal dan memiliki kemampuan untuk menahan radiasi di dalam perangkat. Ini juga 12 kali lebih keras dari baja tahan karat, membuat baterainya tangguh dan tahan rusak.

Lapisan nano terbuat dari kromium dan timah dalam struktur "lubang dan tutup" yang menangkap radiasi dari DNV. Lubang tersebut berfungsi sebagai saluran konduksi termal yang menghantarkan panas ke bagian luar enkapsulator. Sementara tutupnya menangkap radiasi yang keluar dari lubang yang terpasang pada komponen enkapsulator berlian NDB, tutupnya dapat menyerap dan mengandung radiasi sekunder serta radiasi primer yang mendekati tingkat radiasi latar belakang.

Built-in ventilasi termal — Sumber energi tinggi yang ada dalam sistem baterai menghasilkan panas selama pengoperasian. Hal ini menyebabkan konduksi termal dalam sistem. Ventilasi termal dalam sistem membantu melakukan proses ini sehubungan dengan permukaan luar berlian untuk menjaga interior pada tingkat yang optimal.

SCD yang didoping boron — Untuk memanfaatkan setiap aspek dalam sistem, NDB — selain alfa dan beta — juga menggabungkan penggunaan radiasi neutron dengan doping boron-10. Doping membantu mengubah neutron ekstra menjadi sinar alfa.

Sistem penguncian — Menggunakan sumber tenaga nuklir untuk sistem baterai memunculkan pertanyaan tentang proliferasi nuklir karena produksi isotop yang dapat fisi seperti Pu-238 dan U-232. Untuk mengatasi masalah ini, NDB menggunakan mekanisme implantasi ion, yang disebut "sistem penguncian", yang mencegah penggunaan selain pembangkit listrik. Hal ini meningkatkan kegunaan dengan memenuhi persyaratan keselamatan konsumen.

Aplikasi

Otomotif — Kendaraan listrik telah banyak dipromosikan oleh berbagai pemerintah dan dengan demikian, ini adalah salah satu bidang yang tumbuh paling cepat dalam beberapa tahun terakhir. Secara alami, komponen utamanya — baterai yang menggerakkan kendaraan — juga telah banyak dikembangkan. Sebagai solusi baterai, NDB menggerakkan aspek tradisional mobil dan juga motor. Yang mungkin paling menarik adalah inovasi seperti head-up display, augmented reality, self-driving, dan AI onboard juga dapat didukung menggunakan NDB.

NDB dapat digunakan pada siang hari untuk menyalakan mobil; pada malam hari ketika mobil diparkir, EV bertenaga NDB dapat dicolokkan ke rumah di mana muatan yang dihasilkan kemudian dapat memberi daya pada rumah dan kelebihan apa pun dapat dijual ke jaringan. Ini secara efektif berarti bahwa jaringan nasional adalah sumber listrik massal, mengurangi peningkatan permintaan listrik yang disertai dengan peningkatan tingkat adopsi EV.

Aerospace — Pasar penerbangan sangat luas dan banyak kemajuan teknologi berasal dari revolusi digital. Beberapa contoh penggunaan NDB termasuk mengamankan daya penting ke area seperti kokpit untuk meningkatkan keselamatan penerbangan dan menyalakan kotak hitam untuk membantu menyelamatkan pesawat yang hilang. Kotak hitam mengirimkan sinyal secara berkala untuk menyiarkan lokasinya; namun, ketersediaan sinyal didasarkan pada baterai yang memberi daya. Saat ini, pembatasan pengisian daya baterai kotak hitam membatasi waktu pencarian karena sinyal lokasi tidak akan tersedia setelah daya baterai habis. NDB akan dapat meningkatkan masa pakai baterai kotak hitam, yang memungkinkan pihak pencari memiliki peluang penyelamatan yang lebih besar.

Kemajuan terbaru dalam teknologi luar angkasa dan munculnya pesawat listrik telah menyebabkan meningkatnya permintaan pada sistem baterai mereka, terhalang oleh kekhawatiran mengenai umur panjang dan keamanan. Satelit dan kendaraan luar angkasa sangat bergantung pada tenaga surya, yang dapat terganggu oleh lingkungan luar angkasa yang keras. NDB dapat digunakan untuk memberi daya pada drone, pesawat listrik, satelit, penjelajah luar angkasa, pakaian antariksa, dan stasiun sambil memungkinkan aktivitas yang lebih lama.

Teknologi Medis — Perangkat medis in-situ dan implan seperti alat bantu dengar dan alat pacu jantung dapat memperoleh manfaat dari masa pakai baterai yang lama dalam kemasan yang lebih kecil dengan manfaat keamanan tambahan. Dengan NDB, pasien tidak perlu lagi khawatir mengisi ulang alat pacu jantung karena waktu paruhnya yang panjang. Karena NDB memiliki lapisan penyerap radiasi asli yang terintegrasi ke dalam strukturnya, NDB mencegah kebocoran radiasi dari perangkat implan.

Industri — Keamanan, keluaran daya, dan universalitas NDB memberikan daya ke banyak aplikasi rutin dan yang sulit diimplementasikan. Pusat data, lokasi terpencil, dan aplikasi lingkungan yang tidak bersahabat dari NDB menjadikannya janji yang luar biasa untuk aplikasi produktivitas dan futuristik.

Salah satu kekurangan Internet of Things (IoT) ada di perangkat fisik itu sendiri. Karena setiap fungsi (seperti pencahayaan) akan membutuhkan sensor dan penerima konektivitas Wi-Fi, mereka pasti akan membutuhkan listrik. Secara tradisional, ini telah dipenuhi dengan penggunaan baterai dan kabel listrik langsung, tetapi dalam kedua kasus tersebut, ada batasannya — baterai akan habis dan kabel memerlukan teknisi listrik untuk memasangnya, yang mungkin tidak nyaman. Jika NDB digunakan, perangkat IoT akan sepenuhnya nirkabel dan dapat ditempatkan di mana saja tanpa perlu khawatir baterai akan habis.

Kesimpulan

NDB berwarna hijau karena tidak memiliki emisi, inert terhadap lingkungan, dan tidak memerlukan penambangan kobalt. NDB adalah alternatif yang lebih padat energi, tahan lama, dan tidak bergantung pada cuaca daripada sumber energi tradisional. Nilai tambah adalah kurangnya produk sampingan yang berbahaya dan daur ulang limbah nuklir.

Teknologi ini berpotensi menggantikan sumber energi lain seperti bensin dan baterai lithium-ion, mengurangi dampak negatifnya terhadap lingkungan yang disebabkan oleh emisi dan produk limbah logam beracun.

Tren lain adalah kekurangan kobalt, komponen penting baterai Li-ion. Karena NDB tidak mengandung kobalt, ini adalah solusi yang tidak terpengaruh oleh kekurangan pasokan bahan bakunya.

Terakhir, salah satu tren terbaru yang paling penting adalah peningkatan permintaan kendaraan listrik secara tiba-tiba. Pemerintah di seluruh dunia sedang berupaya untuk mengalihkan kendaraan berbahan bakar fosil ke kendaraan listrik — pasar yang secara alami cocok untuk NDB.

Artikel ini disumbangkan oleh Dr. Nima Golsharifi, Chief Executive Officer NDB (San Francisco, CA). Untuk informasi lebih lanjut, kunjungi di sini .