核动力电池最新技术-核动力电池最新消息

tamoadmin 新机精评 2024-08-05 0
  1. 钠电池能取代锂电池吗
  2. 核动力很强劲,并且续航能力强,未来汽车能否涉及?
  3. 一节核电池比战斗机还贵,真能用1万年吗?60年前已在汽车试验

核电池是什么?

核电池又叫“放射性同位素电池”,它是通过半导体换能器将同位素在衰变过程中不断地放出具有热能的射线的热能转变为电能而制造而成。核电池已成功地用作航天器的电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途。2012年8月7日,美国好奇号火星车抵达火星,核电池寿命可达14年。

一、污染太严重、辐射致命

核动力主要用于军用领域,核电池是一种放射性同位素电池,主要优点体积小、能释放很大的能量,缺点很致命:有很强的放射性污染,且制造过程中污染严重,要几千年才能恢复。这与电动汽车节能环保、绿色出行的初衷不相符。汽车不同于潜艇、卫星,空间有限,无法有足够的辐射防护,一辆随时散发辐射的车你敢不敢开?

二、成本高

核电池的造价成本非常高,因此目前主要运用在一些特殊的军事领域,运用到电动汽车上必定会增加它的成本,恐怕车价要翻十几倍了。因此目前想要将其运用到电动汽车上还是不可能的。核电池主要用于航天器的电源、卫星等电源,应用电动车还处于遥远的设想,如果非要定做一部这样的电动车的话,价格大约要 数千万元。这个价格的车你买不买?

核动力电池最新技术-核动力电池最新消息
(图片来源网络,侵删)
三、危险性高,容易被不法分子利用

最重要的还是安全问题,因为车辆在发生碰撞或者意外的时候,核电池一旦爆炸不仅仅会对乘客的生命造成致命威胁,且会产生核泄露威胁周边所有生物的生命安全。加上核电池在衰变过程中反应堆非常大,本身就容易发生爆炸,所以对于汽车的安全性是得不到保证的。而且核电池很容易被不法分子利用,改造成核弹,这一条就注定了核电池要收到严密的监管,更不可能用于汽车领域了。

钠电池能取代锂电池

核动力汽车,这个是一个很高难度的科技一般人是制造不出来的:

1、现在全世界都在想法减少碳排放量,避免对环境的污染,汽车是碳排放的大户,所以为了保护环境,未来清洁能源汽车将渐渐成为主流;

2、电动汽车使用电能作为动力,无疑相对于汽油来说,对于环境的污染要少得多,因此电动汽车是挺不错的清洁能源汽车。然而电动汽车的致命缺点就是当下电池容量过小,续航堪忧,需要不时充电;

3、人类的蓄电池技术发展太过缓慢(想想续航如尿崩的手机),特斯拉等电动汽车公司提升电池容量而伤透了脑筋,却没有太大的突破。正在这时,凯迪拉克公司却提出用另一种方式,来解决汽车续航和清洁能源二者不可兼得的难题,那就是使用核能。

百万购车补贴

核动力很强劲,并且续航能力强,未来汽车能否涉及?

钠电池很难锂电池。

单从能力密度和循环寿命这两点来看,钠电池很难取代锂电池,但因为钠离子电池成本优势,前景依然非常广阔,新能源车还处在快速增长期,锂匮乏拖了整个产业后腿。

但是钠电池崛起后,可以作为锂电池的补充,可以加速新能源车的普及,待钠电池产业链成熟后,低速电动车、A0级汽车等低端车型会使用钠离子电池,高端车依然使用锂离子电池,钠电池依然无法取代锂电池的地位,除非锂枯竭,等到那时,估计核动力电池技术已经成熟了。

缺点:

能量密度低,宁德时代第一代钠离子能量密度仅为160wh/kg,而宁德时代磷酸铁锂能量密度为200wh/kg,三元锂电池能量密度为240wh/kg,电池能量密度低。

相同重量的电池,钠离子电池续航里程只有三元锂电池的67%,对于计较续航里程的消费者来说,钠离子续航里程太短,而宁德时代下一代钠离子电池能量密度的研发目标是200wh/kg,尽量缩小与锂电池的差距。

一节核电池比战斗机还贵,真能用1万年吗?60年前已在汽车试验

近几年来,汽车的一展趋向就是新能源。说白了新能源,指的是这些选用非传统车配然料做为驱动力来源于,或应用基本车配然料,却运用新式车截动力系统的汽车,这种新能源汽车是人们对保护生态环境及解决能源危机的物质。新能源并不只是电磁能,核能发电中的聚变能也是新能源的一种,那麼这类型号的核动力汽车,有可能发生在社会生活中吗?

实际上 早在上世纪的50时代,人们就早已生产制造出了核动力汽车。那时候的美国汽车大佬福特公司打造出了一台名叫“Nucleon”的汽车,它选用核反应堆推动,以核反应堆中的铀元素核反应为电力能源。根据核反应,水能够变为髙压蒸气并促进涡轮叶片,进而推动汽车。当蒸气制冷以后,又可以流到核反应堆再度加温,这般循环系统。据了解,一次瓦解铀的全工作状况能够让这款车行车大概8000公里。殊不知因为射线防护的难题无法得到处理,该辆车并没有动能产。

接着,福特公司再度发布了一款名叫“Seattle-iteXXI”的核动力汽车,此车可在氢燃料电池和核反应堆驱动力方式间转换,并配用了那时候自主创新感十足的电脑上导航栏和数字地图等。除此之外,该辆车的上半部还能够和后半段分离出来,变为一辆能够穿梭在大街小巷的小轿车。但是该辆车在推送时,容易引起争议的并没有它的核电池配备,只是那六个车轱辘的设置。那时候,此车独特的车轱辘设计方案还引起了汽车到底是四轮或是六轮的争执。最后,这台核动力汽车仍然逃不出被封杀的运势。

人们对核动力汽车的想像并没有终止,在福特公司以后,知名的凯迪拉克也发布了一款核动力汽车,那便是凯迪拉克WTF。凯迪拉克WTF问世于2009年,它是因为庆贺凯迪拉克创立近百年而设计方案的。“WTF”的字母组合来自于“WorldThoriumFuel”,即钍然料。与以前的核动力汽车同样,凯迪拉克WTF也用的是核裂变反应为汽车给予电力能源,官方网声称此车仅需加上大概8克的钍就可以不断行车161万多公里。殊不知,此车也只滞留于概念跑车环节。

值得一提的是,现阶段发生的核动力汽车全是选用核反应的方法来开展的,他们并不可以算得上新能源汽车,而核反应才归属于新能源的范围内。实际上,核动力汽车所具有的极大动能,或许可以处理汽车数次给油和电池充电的难题,但容积过大,安全防护壳过厚的核反应堆,对汽车那样的小容积代步工具来讲则是没法承担的。

以现阶段的人们高新科技看来,核电池车系的前途并不容乐观。在现代社会,核能发电给我们的印像除开动能巨大以外,还意味着着非常高的危险因素,汽车生产商轻率发布这类车系大概率会不成功。或许直到技术性,成本费及安全系数等难题被处理后,这类具有危险因素的车辆才很有可能被我们所接纳。但是到那时,也许也有比核能发电更强的驱动力电力能源发生。有关核动力汽车,你觉得行得通吗?

太空探测器是人类揭开宇宙神秘面纱最有效的工具,探测器上会携带很多精密仪器,对探测对象开展科学研究,那你是否思考过,这些仪器到底是如何工作的?

对于地球上的精密仪器而言,必须通电才能够工作,同样,就算是这些精密仪器被搬到太空,依然离不开电能。

最早,航天的太空探测器都是用太阳能提供能量,免费还相对好用的东西不用白不用。

不过,免费的东西还是有弊端,一旦探测器进入星球的背面,就彻底没有了能源,整个设备不仅无法工作,而且太空低达-270 的温度,低温状态下,这些仪器会损坏。

纵观世界范围内,能在太空中利用的能源中,目前只有核电池是寿命最长,稳定性最好的。

小发电站

其实,核电池用到探测器上已经不是什么新闻了,早在几十年前,美俄冷战时期就有大量航天器使用核电池。

其实,核电池并不是严格意义上的电池,它的全称是放射性同位素热电发生器,简称RTG。

核电池的原理并不难,跟核发电站有异曲同工之妙,它利用了放射性元素衰变过程中产生的热能,热能推动发电设备工作,产生电能,

航天器上用的核电池一般是放射性元素钚-238。

钚的威力比铀还要大,钚和铀都是的材料,当年,美国在日本广岛用的是铀,在长崎用的是钚。

不过核电池用的钚和不同,的钚是钚-239(239Pu),而大部分RTG则使用钚的另一种同位素钚-238(238Pu),它比前者的原子核中少一个中子。

少了这颗中子非常重要,钚-238不会爆炸。

顺便说一句,1940年末,美国科学家麦克米伦用60英寸回旋加速器加速的氘核,在轰击铀时发现钚238,次年发现了钚-239,四年过后,就用钚-239就毁灭了长崎市。

真正将钚-238用到太空探测器是在美阿波罗。

钚-238衰变

一般来说,放射性元素衰变包括 阿尔法衰变、贝塔衰变和伽马衰变,不过,衰变没有聚变那么厉害。

钚-238衰变过程中,仅会释放一个氦-4原子核(α粒子),当然这一过程属于α衰变。

每克钚-238在衰变的过程中,自发产生的热量可以产生0.568W的电能。

核电池有多贵

由于钚-238是在高速器中人工合成的,这个合成的过程,成本极高,就目前来看,美俄有能力大规模生产。

所以,核电池的热电转换效率非常重要,比如美好奇号毅力号核电池效率达到6.3%,在核电池领域算是效率很高的,如果转换率低化,意味着需要更多钚-238,成本会更高。

那一个核电池组件究竟有多贵呢?

美毅力号探测器

美国当地时间2月18日下午,美国毅力号火星探测器成功登陆火星,成为美国第五个成功登陆火星的探测器,毅力号此行有一个重要目的,集火星样本,试图找到有生命存在的证据。

美国火星探测器毅力号,毅力号中有一个火星漫游车,重量达到1.03吨,长度接近3米,整个尺寸与小 汽车 差不多,它用了RTG核电池,整个电池用了4.8公斤钚氧化物,总重量达到了45公斤,功率仅为110W,设计寿命14年,造价达到了7000万美元。

毅力号漫游车(圆圈为核电池)

一个核电池的价格比俄罗斯最贵战机米格35还要贵,确实是太贵了。

天问一号没有核电池晚上怎么办?

上一节说的美国毅力号是在今年7月30日发射,而我国的天问一号是在7月23日发射的,它们共同的目的都是火星。

那么问题来了,美毅力号漫游车可是携带了核电池,我国天问一号仅携带了太阳能电池板,而火星表面,晚上温度为零下70度,天问一号保温成了一个比较大的问题,它晚上该如何过夜呢?

我国航天人另辟蹊径,用了相变保温系统,以正十一烷为工质,白天温度高时,正十一烷吸热变成液态存储能量,到晚上,正十一烷由液体凝固为固体释放热量,给机器设备保温。

正十一烷相变保温系统的集热窗,位于火星车背部

不过,按照探测器发展规律来看,我国探测器还是循序渐进,毕竟航天大国美国,也是慢慢才引进核电池。

核电池寿命

放射性元素寿命到底有多大,真的像有些人所说的无限寿命吗?

目前而言,就航天器上的核电池来看,别说无限寿命了,能够达到100年就不错了。

核电池的寿命是由其放射元素决定,一般太空探测区都用钚-238,而钚-238的半衰期是87.7年,当87.7年过后,核电池中钚-238一半数量衰变成钚-234,这也就意味着发电的钚-238减少了一半,能量同样也会减半。

也就是说,核电池的使用寿命是87.7年,这个时间用在太空探测器刚刚好,执行任务的时间足够了。

航天技术可否民用

经常看到新闻报道,很多高精尖的航天技术,转移到民用方面

毅力号火星漫游车,长有3米,重量达到1.03吨,与现在路上跑的 汽车 尺寸和重量差不多,如果将这个技术民用,基本达到永动机级别了,不需要充电和加油,可行吗?

先来看下,1957年美国福特公司曾经做过第一款核动力 汽车 ,当时就做了一个外壳,拍了概念照片,一直没落地。

距离福特公司的核电池概念 汽车 已经过去60多年了,那现在技术是不是更进一步?我们来进行一个简单的推理。

驱动一台 汽车 正常运行约需要50Kw以上,这个功率是毅力号电池450倍,仅电池重量就要2160公斤,造价更是达到315亿美元,这还是抛开辐射问题的情况。

因此,就目前来看,核动力电池依然是不可行的。

写在最后

考虑到核电池的种种因素,航天技术要用到民用上,还有很长时间的路要走。