Έργο που χρηματοδοτείται από την Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας των ΗΠΑ, επικεντρώνεται στα ραδιοβολταϊκά - Η διαφορά με τις συμβατικές μπαταρίες (interestingengineering.com)
Ένα έργο που χρηματοδοτείται από την DARPA (Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας που θεωρείται ο κορυφαίος οργανισμός έρευνας και ανάπτυξης του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ) αναπτύσσει πυρηνικές ραδιοβολταϊκές μπαταρίες για αποστολές μεγάλης διάρκειας.
Το interestingengineering.com, αποκαλύπτει ότι οι μηχανικοί εργάζονται για την κατασκευή μπαταριών που μπορούν να λειτουργούν για μήνες ή και χρόνια χωρίς συντήρηση σε ακραία περιβάλλοντα, όπως οι βαθείς ωκεανοί και το διάστημα.
Μια νέα προσπάθεια που υποστηρίζεται από την Υπηρεσία Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων Άμυνας προωθεί τώρα μια τεχνολογία που θα μπορούσε να το καταστήσει αυτό δυνατό.
Το έργο επικεντρώνεται στα ραδιοβολταϊκά, έναν τύπο μπαταρίας που μετατρέπει την πυρηνική ακτινοβολία απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια.
Η διαφορά με τις συμβατικές μπαταρίες
Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες, αυτά τα συστήματα δεν απαιτούν επαναφόρτιση και μπορούν να παρέχουν μακροπρόθεσμη, σταθερή ισχύ για απομακρυσμένες εφαρμογές.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Τολέδο συμμετέχουν σε μια συνεργασία 2,8 εκατομμυρίων δολαρίων με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο του Μιζούρι για την ανάπτυξη μικροκλίμακας ραδιοβολταϊκών συσκευών.
Αυτά τα συμπαγή συστήματα σχεδιάζονται για χρήση σε σημαδούρες, διαστημόπλοια και τηλεχειριζόμενους αισθητήρες όπου η αντικατάσταση ή η επαναφόρτιση των μπαταριών είναι δύσκολη.
«Εργαζόμαστε στο πλαίσιο του προγράμματος Rads to Watts της DARPA, το οποίο διερευνά νέες προσεγγίσεις για την άμεση μετατροπή της πυρηνικής ενέργειας ακτινοβολίας σε ηλεκτρική ενέργεια», δήλωσε ο Δρ. Raghav Khanna.
«Στόχος μας είναι να παράγουμε 10 βατ ηλεκτρικής ενέργειας ανά κιλό μάζας», πρόσθεσε, επισημαίνοντας μια σημαντικά υψηλότερη πυκνότητα ισχύος από τα τρέχοντα ραδιοβολταϊκά συστήματα.
Ενέργεια από ακτινοβολία
Τα ραδιοβολταϊκά λειτουργούν με τρόπο παρόμοιο με τα ηλιακά κύτταρα, αλλά βασίζονται στη ραδιενεργό διάσπαση αντί για το ηλιακό φως. Ενώ τα ηλιακά πάνελ μετατρέπουν τα φωτόνια σε ηλεκτρική ενέργεια, οι ραδιοβολταϊκές συσκευές χρησιμοποιούν φορτισμένα σωματίδια που εκπέμπονται από ραδιενεργά υλικά.
Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει στις μπαταρίες να λειτουργούν σε περιβάλλοντα όπου το ηλιακό φως δεν είναι διαθέσιμο ή αναξιόπιστο. Ανοίγει επίσης την πόρτα για αποστολές μεγάλης διάρκειας που απαιτούν αδιάλειπτη ισχύ.
Η ομάδα επικεντρώνεται στην κατασκευή συσκευών που χρησιμοποιούν οξείδιο του γαλλίου, ένα ημιαγωγικό υλικό που μπορεί να αντέξει καλύτερα την ακτινοβολία σε σύγκριση με τις συμβατικές εναλλακτικές λύσεις. Αυτή η ιδιότητα θα μπορούσε να βελτιώσει τόσο την απόδοση όσο και τη διάρκεια ζωής.
«Το οξείδιο του γαλλίου είναι πιο ανεκτικό στην ακτινοβολία από ορισμένες εναλλακτικές λύσεις που χρησιμοποιούνται σε ραδιοβολταϊκές συσκευές», δήλωσε ο Khanna. «Αυτό σημαίνει ότι έχουν τη δυνατότητα να λειτουργούν πιο αποδοτικά και αποτελεσματικά, γεγονός που με τη σειρά του επιτρέπει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής».
Από τα μοντέλα στις συσκευές
Στο Πανεπιστήμιο του Τολέδο, οι ερευνητές ηγούνται του έργου προσομοίωσης που θα καθοδηγήσει τον τρόπο κατασκευής αυτών των συσκευών. Χρησιμοποιώντας μοντελοποίηση πεπερασμένων στοιχείων, η ομάδα δοκιμάζει διαφορετικά σχέδια εικονικά πριν προχωρήσει στην κατασκευή.
Αυτές οι προσομοιώσεις αναμένεται να διαδραματίσουν κρίσιμο ρόλο στον εντοπισμό των δομών συσκευών που μπορούν να προσφέρουν την επιθυμητή απόδοση. Μόλις επικυρωθούν, τα σχέδια θα κοινοποιηθούν στους συνεργάτες για φυσική ανάπτυξη.
«Όταν μια προσομοίωση λειτουργήσει, θα παραδώσουμε αυτήν τη συνταγή στους συνεργάτες μας. Προβλέπουμε πολλές επαναλήψεις μεταξύ των ομάδων προκειμένου να βελτιστοποιήσουμε την απόδοση της συσκευής», δήλωσε ο Khanna.
Η ευρύτερη συνεργασία περιλαμβάνει εταίρους όπως το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, το Πανεπιστήμιο του Χιούστον και το Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο, συνδυάζοντας την εμπειρία σε υλικά, μοντελοποίηση και μηχανική συσκευών.
Στοχεύοντας σε υψηλότερη πυκνότητα ισχύος και βελτιωμένη ανθεκτικότητα, το έργο στοχεύει να φέρει την τεχνολογία ραδιοβολταϊκών πιο κοντά στην πραγματική ανάπτυξη, ιδιαίτερα σε σενάρια όπου οι παραδοσιακές μπαταρίες δεν επαρκούν.
www.worldenergynews.gr
