La batterie Nano Diamond offre une applicabilité universelle

La vie moderne est très fiable sur les appareils mobiles alimentés par batterie affectant les aspects quotidiens de notre vie, allant des appareils de télécommunication aux véhicules de transport. Il existe une demande croissante pour des batteries efficaces et rentables. Les batteries conventionnelles ont suscité de nombreuses préoccupations et à l'ère de la prise de conscience croissante du réchauffement climatique et de l'accumulation de déchets, la production doit être conforme aux principes et processus de développement durable.

La batterie Nano Diamond (NDB) est une batterie voltaïque alpha, bêta et neutron à base de diamant de haute puissance qui peut fournir une énergie verte et à vie pour de nombreuses applications et surmonter les limites des batteries chimiques existantes. Le NDB agit comme un minuscule générateur nucléaire. La source d'alimentation du NDB est constituée de radio-isotopes de niveau intermédiaire et élevé qui sont protégés pour la sécurité par plusieurs niveaux de diamant synthétique. L'énergie est absorbée dans le diamant par un processus appelé diffusion inélastique, qui est utilisé pour générer de l'électricité. Le processus d'auto-charge fournira une charge pendant toute la durée de vie de n'importe quel appareil ou machine, avec jusqu'à 28 000 ans d'autonomie.

Étant donné que la batterie se recharge automatiquement et ne nécessite qu'une exposition à l'air naturel, toute charge excédentaire peut être stockée dans des condensateurs, des supercondensateurs et des cellules secondaires pour prolonger la durée de vie de la batterie des téléphones portables, des avions, des fusées, des véhicules électriques, des capteurs et d'autres appareils et machines. .

Technologies système

Technologie Diamond Nuclear Voltaic (DNV) — En tant qu'appareil, le DNV est une combinaison d'un semi-conducteur, d'un métal et d'une céramique qui a deux surfaces de contact pour faciliter la collecte de charge. Plusieurs unités simples sont connectées ensemble via des canaux conducteurs qui sont fabriqués par dépôt de Ni sur le côté du DNV pour créer un contact +ve et -ve du système de batterie, appelé piles DNV. Entre ceux-ci se trouvent des radio-isotopes qui, lors de leur désintégration, libèrent un rayonnement alpha, bêta ou neutronique. Celui-ci est ensuite diffusé de manière inélastique dans le diamant monocristallin (SCD) pour générer des charges qui sont collectées par les collecteurs de charge.

Chaque couche de la pile DNV consiste en une source de sortie à haute énergie. Ce type d'arrangement améliore l'efficacité globale du système et fournit un bouclier de sécurité multicouche pour le produit.

Conversion rapide du rayonnement en électricité — Tous les radio-isotopes sont connus pour produire de grandes quantités de chaleur. Le placement stratégique de la source entre les unités DNV facilite la diffusion inélastique due à la présence de SCD dans l'unité DNV. Cette conception empêche l'auto-absorption de chaleur par le radio-isotope et permet une conversion rapide en électricité utilisable.

Structure en couche mince — Le profil de couche mince présenté par le NDB permet l'absorption du rayonnement dans le SCD avec une auto-adsorption minimale. Grâce à sa structure de conception flexible, cette technologie peut prendre n'importe quelle forme en fonction de l'application. NDB peut être rendu aussi grand que l'application l'exige, où la limite de taille minimale est de 40 μm.

Processus de recyclage nucléaire — Les déchets radioactifs sont retraités et recyclés pour permettre la durabilité et promouvoir une source d'énergie propre dans un environnement sûr et sécurisé.

Caractéristiques de sécurité

Les principales innovations du NDB sont des fonctions de sécurité sophistiquées couvrant la sécurité thermique, mécanique et radiologique.

Encapsulateur de diamants — La sécurité radiologique est obtenue grâce à l'encapsulation du DNV à l'aide d'un encapsuleur en diamant qui contient le rayonnement à l'intérieur de l'appareil. Les empilements DNV, ainsi que la source, sont recouverts d'une couche de diamant polycristallin, qui est connu pour être le matériau le plus conducteur thermiquement et a la capacité de contenir le rayonnement à l'intérieur du dispositif. Il est également 12 fois plus résistant que l'acier inoxydable, ce qui rend la batterie résistante et inviolable.

Les nanocouches sont constituées de chrome et de plomb dans une structure «trou et capuchon» qui capte le rayonnement du DNV. Le trou agit comme un canal de conduction thermique qui conduit la chaleur vers la partie externe de l'encapsuleur. Alors que le capuchon capte le rayonnement qui sort du trou intégré dans le composant d'encapsulation en diamant du NDB, il peut absorber et contenir le rayonnement secondaire ainsi que le rayonnement primaire proche des niveaux de rayonnement de fond.

Évents thermiques intégrés — La source d'énergie élevée présente dans le système de batterie produit de la chaleur pendant le fonctionnement. Cela conduit à une conduction thermique dans le système. Les évents thermiques du système aident à mener ce processus par rapport à la surface extérieure du diamant pour maintenir les intérieurs à un niveau optimal.

SCD dopé au bore — Pour utiliser tous les aspects du système, NDB — en plus de l'alpha et du bêta — intègre également l'utilisation du rayonnement neutronique avec dopage au bore-10. Le dopage aide à convertir le neutron supplémentaire en rayon alpha.

Système de verrouillage — L'utilisation d'une source d'énergie nucléaire pour un système de batterie pose la question de la prolifération nucléaire due à la production d'isotopes fissiles tels que le Pu-238 et l'U-232. Pour résoudre ce problème, NDB utilise un mécanisme d'implantation d'ions, appelé « système de verrouillage », qui empêche toute utilisation autre que la production d'énergie. Cela augmente la convivialité en répondant aux exigences de sécurité des consommateurs.

Applications

Automobile — Les véhicules électriques ont été fortement promus par divers gouvernements et, à ce titre, il s'agit de l'un des domaines à la croissance la plus rapide ces dernières années. Naturellement, son composant clé - la batterie qui propulse le véhicule - a également été fortement développé. En tant que solution de batterie, NDB alimente les aspects traditionnels de la voiture ainsi que les moteurs. Ce qui est peut-être le plus intéressant, c'est que des innovations telles que les affichages tête haute, la réalité augmentée, la conduite autonome et l'IA embarquée pourraient également être prises en charge à l'aide du NDB.

NDB pourrait être utilisé pendant la journée pour alimenter la voiture; la nuit, lorsque la voiture est garée, le véhicule électrique alimenté par NDB pourrait être branché dans une maison où la charge générée pourrait alors alimenter la maison et tout excédent pourrait être vendu au réseau. Cela signifie en fait que le réseau national s'approvisionne en électricité, ce qui atténue l'augmentation de la demande d'électricité qui accompagne l'augmentation du taux d'adoption des véhicules électriques.

Aéronautique — Le marché de l'aviation est vaste et bon nombre des avancées technologiques proviennent de la révolution numérique. Quelques exemples d'utilisation du NDB incluent la sécurisation de l'alimentation essentielle dans des zones telles que le cockpit pour améliorer la sécurité des compagnies aériennes et l'alimentation de la boîte noire pour aider au sauvetage des avions manquants. La boîte noire envoie périodiquement un signal pour diffuser son emplacement; cependant, la disponibilité du signal dépend de la batterie qui l'alimente. Actuellement, la limitation de la charge de la batterie de la boîte noire limite le temps de recherche puisque le signal de localisation deviendra indisponible une fois la charge de la batterie épuisée. NDB pourra augmenter la durée de vie de la batterie de la boîte noire, permettant à l'équipe de recherche une plus grande chance de récupération.

Les progrès récents de la technologie spatiale et l'essor des avions électriques ont entraîné une demande croissante de leurs systèmes de batteries, entravée par des préoccupations concernant la longévité et la sécurité. Les satellites et les véhicules spatiaux dépendent fortement de l'énergie solaire, qui peut être perturbée par des environnements spatiaux difficiles. Le NDB peut être utilisé pour alimenter des drones, des avions électriques, des satellites, des rovers spatiaux, des combinaisons spatiales et des stations tout en permettant une activité plus longue.

Technologie médicale — Les dispositifs médicaux in situ et les implants tels que les prothèses auditives et les stimulateurs cardiaques peuvent bénéficier d'une longue durée de vie de la batterie dans un boîtier plus petit avec l'avantage supplémentaire de la sécurité. Avec NDB, les patients n'ont plus à se soucier de recharger un stimulateur cardiaque en raison de sa longue demi-vie. Étant donné que NDB possède une couche d'absorbeur de rayonnement natif intégrée dans sa structure, il empêche les fuites de rayonnement des dispositifs implantables.

Industriel — La sécurité, la puissance de sortie et l'universalité du NDB alimentent de nombreuses applications de routine et celles qui sont difficiles à mettre en œuvre. Les centres de données, les sites distants et les applications en environnement hostile de NDB en font une promesse exceptionnelle de productivité et d'applications futuristes.

L'une des lacunes de l'Internet des objets (IoT) réside dans les appareils physiques eux-mêmes. Étant donné que chaque fonction (comme l'éclairage) aura besoin de capteurs et de récepteurs de connectivité Wi-Fi, elles auront inévitablement besoin d'électricité. Traditionnellement, cela a été satisfait par l'utilisation de batteries et de câblage électrique direct, mais dans les deux cas, il y a des limites - les batteries fonctionneront à plat et les fils nécessiteront un électricien pour être installés, ce qui pourrait être gênant. Si un NDB était utilisé, les appareils IoT seraient entièrement sans fil et pourraient être placés n'importe où sans avoir à se soucier de l'épuisement de la batterie.

Conclusion

Le NDB est vert car il n'émet aucune émission, il est inerte pour l'environnement et ne nécessite pas d'extraction de cobalt. NDB est une alternative plus dense en énergie, plus durable et indépendante des conditions météorologiques aux sources d'énergie traditionnelles. Les valeurs ajoutées sont le manque de sous-produits nocifs et le recyclage des déchets nucléaires.

La technologie a le potentiel de remplacer d'autres sources d'énergie telles que l'essence et les batteries lithium-ion, réduisant ainsi leurs impacts environnementaux négatifs causés par les émissions et les déchets métalliques toxiques.

Une autre tendance est la pénurie de cobalt, un composant crucial des batteries Li-ion. Comme le NDB ne contient pas de cobalt, c'est une solution qui n'est pas affectée par la pénurie d'approvisionnement de sa matière première.

Enfin, l'une des tendances récentes les plus importantes est l'augmentation soudaine de la demande de véhicules électriques. Les gouvernements du monde entier s'efforcent de faire passer les véhicules à carburant fossile aux véhicules électriques, un marché qui convient naturellement aux NDB.

Cet article a été rédigé par le Dr Nima Golsharifi, PDG de NDB (San Francisco, CA). Pour plus d'informations, rendez-vous ici .