ナノダイヤモンドバッテリーは普遍的な適用性を提供します

現代の生活は、通信機器から輸送車両に至るまで、私たちの生活の日常的な側面に影響を与えるモバイルバッテリー駆動の機器で非常に信頼できます。効率的で費用効果の高いバッテリーに対する需要が高まっています。従来のバッテリーは多くの懸念に満ちており、地球温暖化と廃棄物の蓄積に対する意識が高まる時代において、生産は持続可能な開発の原則とプロセスに沿ったものでなければなりません。

Nano Diamond Battery（NDB）は、高出力のダイヤモンドベースのアルファ、ベータ、および中性子ボルタ電池であり、多くのアプリケーションに生涯にわたるグリーンエネルギーを提供し、既存の化学電池の制限を克服できます。 NDBは小さな原子力発電所のように機能します。 NDBの電源は、複数レベルの合成ダイヤモンドによって安全のためにシールドされた中レベルおよび高レベルの放射性同位元素です。エネルギーは、電気を生成するために使用される非弾性散乱と呼ばれるプロセスを通じてダイヤモンドに吸収されます。自己充電プロセスは、最大28,000年のバッテリー寿命で、あらゆるデバイスまたはマシンの全寿命にわたって充電を提供します。

バッテリーは自己充電式であり、自然の空気にさらされるだけでよいため、余分な電荷はコンデンサー、スーパーキャパシター、および二次電池に保存して、携帯電話、航空機、ロケット、電気自動車、センサー、その他のデバイスや機械のバッテリー寿命を延ばすことができます。 。

システムテクノロジー

Diamond Nuclear Voltaic（DNV）テクノロジー —デバイスとして、DNVは半導体、金属、セラミックの組み合わせであり、電荷の収集を容易にするために2つの接触面があります。 DNVスタックと呼ばれるバッテリーシステムの+veおよび-ve接点を作成するために、DNVの側面にNiを堆積させることによって製造される導電性チャネルを介して、いくつかの単一ユニットが相互に接続されます。これらの間に放射性同位元素があり、崩壊すると、アルファ線、ベータ線、または中性子線のいずれかを放出します。次に、これは単結晶ダイヤモンド（SCD）に非弾性的に散乱され、電荷コレクターによって収集される電荷​​を生成します。

DNVスタックのすべての層は、高エネルギー出力ソースで構成されています。この種の配置により、システムの全体的な効率が向上し、製品に多層の安全シールドが提供されます。

放射線から電気への迅速な変換 —すべての放射性同位元素は大量の熱を発生することが知られています。 DNVユニット間のソースの戦略的な配置は、DNVユニット内のSCDの存在に起因する非弾性散乱を容易にします。この設計は、放射性同位元素による熱の自己吸収を防ぎ、使用可能な電気への迅速な変換を可能にします。

薄膜構造 — NDBが示す薄膜プロファイルにより、自己吸着を最小限に抑えながらSCDでの放射線吸収が可能になります。柔軟な設計構造により、この技術は用途に応じて任意の形状と形状をとることができます。 NDBは、アプリケーションが必要とするだけ大きくすることができます。最小サイズ制限は40μmです。

原子力リサイクルプロセス —放射性廃棄物は、持続可能性を実現し、安全で安全な環境でクリーンなエネルギー源を促進するために、再処理およびリサイクルされます。

安全機能

NDBの主な革新は、熱、機械、および放射の安全性をカバーする高度な安全機能です。

ダイヤモンドカプセル化装置 —放射線の安全性は、デバイス内に放射線を含むダイヤモンドカプセル化装置を使用してDNVをカプセル化することで実現されます。 DNVスタックは、光源とともに、最も熱伝導性の高い材料として知られ、デバイス内に放射線を封じ込める能力を持つ多結晶ダイヤモンドの層でコーティングされています。また、ステンレス鋼の12倍の強度があり、バッテリーは頑丈で不正開封防止になっています。

ナノレイヤーはクロムと鉛でできており、DNVからの放射線を取り込む「穴とキャップ」構造になっています。穴は、カプセル化装置の外側部分に熱を伝導する熱伝導チャネルとして機能します。キャップは、NDBのダイヤモンドカプセル化コンポーネントに組み込まれた穴から出てくる放射線を捕捉しますが、バックグラウンド放射線レベルに近い一次放射線だけでなく、二次放射線も吸収して封じ込めることができます。

内蔵の熱水噴出孔 —バッテリーシステムに存在する高エネルギー源は、動作中に熱を発生します。これにより、システム内で熱伝導が発生します。システムの熱水噴出孔は、ダイヤモンドの外面に対してこのプロセスを実行し、内部を最適なレベルに保つのに役立ちます。

ホウ素ドープSCD —システムのあらゆる側面を利用するために、NDBは、アルファとベータに加えて、ホウ素-10ドーピングによる中性子放射の使用も組み込んでいます。ドーピングは、余分な中性子をアルファ線に変換するのに役立ちます。

ロックインシステム —バッテリーシステムに原子力発電を使用すると、Pu-238やU-232などの核分裂性同位体の生成による核拡散の問題が発生します。この問題に取り組むために、NDBは「ロックインシステム」と呼ばれるイオン注入メカニズムを使用して、発電以外の使用を防ぎます。これにより、消費者の安全要件を満たすことで使いやすさが向上します。

アプリケーション

自動車 —電気自動車はさまざまな政府によって大いに宣伝されており、そのため、近年最も急速に成長している分野の1つです。当然のことながら、その主要コンポーネントである車両を推進するバッテリーも大幅に開発されています。バッテリーソリューションとして、NDBはモーターだけでなく車の伝統的な側面にも電力を供給します。おそらく最も興味深いのは、ヘッドアップディスプレイ、拡張現実、自動運転、オンボードAIなどのイノベーションもNDBを使用してサポートできることです。

NDBは、日中に車に電力を供給するために使用できます。車が駐車している夜に、NDBを動力源とするEVを家に差し込んで、生成された電荷が家に電力を供給し、余剰分をグリッドに売ることができます。これは事実上、ナショナルグリッドがクラウドソーシングによる電力を供給していることを意味し、EVの採用率の増加に伴う電力需要の増加を緩和します。

航空宇宙 —航空市場は広大であり、技術の進歩の多くはデジタル革命によるものです。 NDBの使用例には、航空会社の安全性を向上させるためのコックピットなどの領域への重要な電力の確保や、行方不明の航空機の救助を支援するためのブラックボックスへの電力供給などがあります。ブラックボックスは、その位置をブロードキャストするために定期的に信号を送信します。ただし、信号の可用性は、信号に電力を供給するバッテリーに基づいています。現在、ブラックボックスのバッテリー充電の制限により、バッテリーの充電がなくなると位置信号が使用できなくなるため、検索時間が制限されます。 NDBはブラックボックスのバッテリー寿命を延ばすことができ、捜索隊が救助の可能性を高めることができます。

宇宙技術の最近の進歩と電気航空機の台頭により、寿命と安全性への懸念が妨げられ、バッテリーシステムに対する需要が高まっています。衛星や宇宙船は太陽光発電に大きく依存しており、過酷な宇宙環境によって破壊される可能性があります。 NDBは、ドローン、電気航空機、衛星、宇宙探査車、宇宙服、ステーションに電力を供給しながら、より長い活動を可能にするために利用できます。

医療技術 —補聴器やペースメーカーなどの現場医療機器や埋め込み型機器は、安全性の利点が追加された、より小さなパッケージでの長いバッテリー寿命の恩恵を受けることができます。 NDBを使用すると、半減期が長いため、患者はペースメーカーの再充電について心配する必要がなくなります。 NDBは、その構造に統合されたネイティブ放射線吸収体の層を備えているため、埋め込み型デバイスからの放射線漏れを防ぎます。

産業用 — NDBの安全性、電力出力、および普遍性は、多くの日常的なアプリケーションや実装が難しいアプリケーションに電力を供給します。 NDBのデータセンター、遠隔地、および敵対的な環境アプリケーションは、生産性と未来的なアプリケーションに大きな期待を寄せています。

モノのインターネット（IoT）の欠点の1つは、物理デバイス自体にあります。各機能（照明など）にはセンサーとWi-Fi接続レシーバーが必要になるため、必然的に電気が必要になります。従来、これはバッテリーと直接電気配線を使用することで満たされていましたが、どちらの場合も制限があります。バッテリーはフラットになり、ワイヤーのセットアップには電気技師が必要になり、不便になる可能性があります。 NDBが使用された場合、IoTデバイスは完全にワイヤレスになり、バッテリーの消耗を心配することなくどこにでも配置できます。

結論

NDBは、排出物がなく、環境に対して不活性であり、コバルトの採掘を必要としないため、環境に配慮しています。 NDBは、従来のエネルギー源に代わる、よりエネルギー密度が高く、長持ちし、天候に依存しない代替手段です。付加価値は、有害な副産物の欠如と核廃棄物のリサイクルです。

この技術は、ガソリンやリチウムイオン電池などの他のエネルギー源に取って代わる可能性があり、排出物や有毒な金属廃棄物によって引き起こされる環境への悪影響を軽減します。

もう1つの傾向は、リチウムイオン電池の重要な構成要素であるコバルトの不足です。 NDBにはコバルトが含まれていないため、原材料の供給不足の影響を受けないソリューションです。

最後に、最近の最も重要な傾向の1つは、電気自動車の需要の急増です。世界中の政府は、化石燃料を動力源とする自動車を電気自動車にシフトすることに取り組んでいます。これは、NDBに自然に適合する市場です。

この記事は、NDB（サンフランシスコ、カリフォルニア州）の最高経営責任者であるDr.NimaGolsharifiによって寄稿されました。詳細については、こちらをご覧ください 。