Baterai Nano Diamond: Energi Ramah Lingkungan dan Tinggi Performa untuk Semua Perangkat

Hidup modern sangat bergantung pada perangkat seluler yang berdaya baterai yang mempengaruhi aspek-aspek kehidupan sehari-hari kami, mulai dari perangkat telekomunikasi hingga kendaraan transportasi. Ada permintaan yang semakin tinggi akan baterai yang efisien dan hemat biaya. Baterai konvensional telah dipenuhi dengan banyak kekhawatiran dan di era kesadaran yang semakin tinggi tentang pemanasan global dan akumulasi limbah, produksi harus selaras dengan prinsip dan proses pembangunan berkelanjutan.

Baterai Nano Diamond (NDB) adalah baterai alfa, beta, dan neutron voltaik berbasis inti daya tinggi yang dapat menyediakan energi seumur hidup dan hijau untuk banyak 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 untuk keamanan oleh beberapa level inti sintetis. Energi terserap dalam inti melalui proses yang disebut peluruhan inelastis, yang digunakan untuk menghasilkan listrik. Proses pengisian daya sendiri akan memberikan daya untuk masa pakai penuh dari setiap perangkat atau mesin, dengan umur baterai hingga 28.000 tahun.

Karena baterai ini pengisian daya sendiri dan hanya memerlukan paparan udara alami, daya berlebih dapat disimpan dalam kapasitor, superkapasitor, dan sel sekunder untuk memperpanjang umur baterai untuk ponsel seluler, 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 terhubung bersama melalui saluran penghantar yang dibuat dengan penyetoran Ni di sisi DNV untuk menciptakan kontak +ve dan -ve dari sistem baterai, yang disebut tumpukan DNV. Di antara mereka adalah isotop radio yang, saat rusak, akan melepaskan radiasi alfa, beta, atau neutron. Ini kemudian dicurahkan inelastis dalam inti kristal tunggal (SCD) untuk menghasilkan muatan yang dikumpulkan oleh pengumpul muatan.

Setiap lapisan tumpukan DNV terdiri dari sumber daya output energi tinggi. Pengaturan jenis ini meningkatkan efisiensi keseluruhan sistem dan memberikan perlindungan multilayer untuk produk.

Konversi cepat dari radiasi menjadi listrik — Semua isotop radio dikenal menghasilkan jumlah panas yang besar. Penempatan strategis sumber di antara unit DNV memfasilitasi peluruhan inelastis yang timbul dari kehadiran SCD dalam unit DNV. Desain ini mencegah penyerapan diri panas oleh isotop radio dan memungkinkan konversi cepat menjadi listrik yang dapat digunakan.

Struktur tipis film — Profil tipis film yang dimiliki oleh NDB memungkinkan penyerapan radiasi dalam SCD dengan penyerapan diri minimal. Karena struktur desain yang fleksibel, teknologi ini dapat mengambil bentuk dan bentuk apa pun sesuai dengan aplikasi. NDB dapat dibuat sebesar yang diperlukan oleh aplikasi, di mana batas ukuran minimum adalah 40 μm.

Proses daur ulang nuklir — Limbah radioaktif direproses dan didaur ulang untuk memungkinkan keberlanjutan dan mempromosikan sumber energi bersih dalam lingkungan yang aman dan terlindungi.

Fitur Keamanan

Inovasi kunci NDB adalah fitur keamanan canggih yang mencakup keamanan termal, mekanik, dan radiasi.

Pengempa inti — Keamanan radiasi dicapai melalui pengempaan DNV menggunakan pengempa inti yang menyimpan radiasi di dalam perangkat. Tumpukan DNV, bersama dengan sumber, dilapisi dengan lapisan inti policristal, yang dikenal sebagai bahan paling menghantarkan panas dan memiliki kemampuan untuk menyimpan radiasi di dalam perangkat. Ia juga 12 kali lebih tahan terhadap baja stainless, membuat baterai kuat dan tahan manipulasi.

Lapisan nano terbuat dari kromium dan timbal dalam struktur “lubang dan tutup” yang menangkap radiasi dari DNV. Lubang bertindak sebagai saluran konduksi panas yang menghantarkan panas ke bagian luar pengempa. Sementara tutup menangkap radiasi yang keluar dari lubang yang terintegrasi ke dalam komponen pengempa inti NDB, ia dapat menyerap dan menyimpan radiasi sekunder serta radiasi primer di dekat tingkat radiasi latar belakang.

Saluran ventilasi termal bawaan — Sumber energi tinggi yang ada dalam sistem baterai menghasilkan panas selama operasi. Ini menyebabkan konduksi termal dalam sistem. Saluran ventilasi termal dalam sistem membantu mengkonduksi proses ini dengan sehubungan dengan permukaan luar inti untuk menjaga interior pada tingkat optimal.

SCD dot borium — Untuk memanfaatkan setiap aspek dalam sistem, NDB — selain alfa dan beta — juga menggabungkan penggunaan radiasi neutron dengan dot borium-10. Dot membantu mengubah neutron ekstra menjadi sinar alfa.

Sistem lock-in — Penggunaan sumber daya nuklir untuk sistem baterai menimbulkan pertanyaan tentang proliferasi nuklir karena produksi isotop fisibel seperti Pu-238 dan U-232. Untuk mengatasi masalah ini, NDB menggunakan mekanisme implan ion, yang disebut “sistem lock-in,” yang mencegah penggunaan selain untuk generasi daya. Ini meningkatkan kegunaan dengan memenuhi persyaratan keamanan konsumen.

Aplikasi

Otomotif — Kendaraan listrik telah dipromosikan dengan intens oleh berbagai pemerintahan dan sebagai such, ini adalah salah satu bidang yang tumbuh paling cepat dalam beberapa tahun terakhir. Secara alami, komponen kunci — baterai yang mendorong kendaraan — juga telah dikembangkan dengan intens. Sebagai solusi baterai, NDB mendayaini aspek tradisional mobil serta motor. Apa yang mungkin paling menarik adalah inovasi seperti layar head-up, realitas augmentasi, pengemudi otonom, dan AI pokoknya juga dapat didukung menggunakan NDB.

NDB dapat digunakan selama siang untuk mendayaini mobil; di malam hari ketika mobil diparkir, EV yang didayai NDB dapat disambungkan ke rumah di mana daya yang dihasilkan kemudian dapat mendayaini rumah dan berlebihan dapat dijual ke jaringan. Ini secara efektif berarti jaringan nasional adalah crowd-sourcing listrik, mengurangi permintaan listrik yang meningkat yang datang dengan tingkat adopsi EV yang meningkat.

Pesawat — Pasar penerbangan luas dan banyak kemajuan teknologi berasal dari revolusi digital. Beberapa contoh penggunaan NDB termasuk menyediakan daya penting ke area seperti cockpit untuk meningkatkan keselamatan penerbangan dan daya black box untuk membantu penyelamatan pesawat hilang. Black box mengirim sinyal secara berkala untuk menyiar lokasinya; namun, ketersediaan sinyal bergantung pada baterai yang mendayaini. Saat ini, keterbatasan daya baterai black box membatasi waktu penyelamatan karena sinyal lokasi akan tidak tersedia sekali daya baterai habis. NDB akan dapat memperpanjang umur baterai black box, memberikan peluang yang lebih besar bagi tim penyelamatan untuk menyelamatkan.

Kemajuan terbaru dalam teknologi angkasa dan pertumbuhan pesawat listrik telah menyebabkan permintaan yang meningkat pada sistem baterai mereka, yang dihalangi oleh kekhawatiran mengenai kelawakan dan keamanan. Satelit dan kendaraan angkasa sangat bergantung pada energi surya, yang dapat terganggu oleh lingkungan angkasa yang keras. NDB dapat digunakan untuk mendayaini dron, pesawat listrik, satelit, rover angkasa, baju antarik, dan stasiun sambil memungkinkan aktivitas yang lebih lama.

Teknologi Medis — Perangkat medis in-situ dan implantabil seperti alat pendengaran dan pacemaker dapat mendapatkan manfaat dari umur baterai yang panjang dalam paket yang lebih kecil dengan manfaat tambahan keamanan. Dengan NDB, pasien tidak perlu lagi khawatir mengisi ulang daya pacemaker karena umur paruhnya yang panjang. Karena NDB memiliki lapisan penyerap radiasi asli yang terintegrasi ke dalam struktur, ia mencegah kebocoran radiasi dari perangkat implantabil.

Industri — Keselamatan, output daya, dan universalitas NDB menyediakan daya untuk banyak aplikasi rutin dan untuk yang sulit diimplementasikan. Pusat data, lokasi jarak jauh, dan aplikasi lingkungan yang mencolok dari NDB menjadikannya janji yang luar biasa untuk produktivitas dan aplikasi futuristik.

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

Kesimpulan

NDB hijau karena tidak memiliki emisi, bersifat iners terhadap lingkungan, dan tidak memerlukan pertambangan kobalt. NDB adalah alternatif sumber energi tradisional yang lebih padat energi, lebih tahan lama, dan tidak tergantung cuaca. Nilai tambahnya adalah tidak ada hasil samping berbahaya dan daur ulang limbah nuklir.

Teknologi ini memiliki potensi untuk mengganti sumber energi lain seperti bensin dan baterai lithium-ion, mengurangi dampak lingkungan negatif mereka yang disebabkan oleh emisi dan limbah logam beracun.

Salah satu tren lain adalah keuntungan kobalt, komponen kunci baterai Li-ion. Karena NDB tidak mengandung kobalt, ia adalah solusi yang tidak terpengaruh oleh keterbatasan pasokan bahan mentahnya.

Akhirnya, salah satu tren terpenting akhir-akhir ini adalah kenaikan mendadak dalam permintaan kendaraan listrik. Pemerintah di seluruh dunia bekerja menuju perpindahan kendaraan yang dipenggerakkan oleh bahan bakar fosil ke kendaraan listrik — pasar yang cocok secara alami untuk NDB.

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