પરમાણુ બેટરી

1950 ના દાયકામાં, બીટાવોલ્ટાઇક્સ - બીટા રેડિયેશનની ઉર્જા કાઢવા માટેની તકનીક - વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા ભવિષ્યમાં નવા ઉર્જા સ્ત્રોતો બનાવવા માટેનો આધાર માનવામાં આવતો હતો. આજે, આત્મવિશ્વાસપૂર્વક ભારપૂર્વક કહેવા માટેના વાસ્તવિક આધારો છે કે નિયંત્રિત પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓનો ઉપયોગ સ્વાભાવિક રીતે સલામત છે. રેડિયોઆઇસોટોપ સ્મોક ડિટેક્ટર જેવી ડઝનેક ન્યુક્લિયર ટેક્નોલોજીનો લોકો રોજિંદા જીવનમાં ઉપયોગ કરે છે.

તેથી, માર્ચ 2014 માં, મિઝોરી યુનિવર્સિટી, કોલંબિયા, યુએસએના વૈજ્ઞાનિકો જે ક્વોન અને બેક કિમે સ્ટ્રોન્ટિયમ-90 અને પાણી પર આધારિત કોમ્પેક્ટ પાવર સ્ત્રોતના વિશ્વના પ્રથમ કાર્યકારી પ્રોટોટાઇપનું પુનઃઉત્પાદન કર્યું. આ કિસ્સામાં, પાણીની ભૂમિકા એ ઊર્જા બફર છે, જે નીચે સમજાવવામાં આવશે.

પરમાણુ બેટરી વર્ષો સુધી જાળવણી વિના કાર્ય કરશે અને પાણીના અણુઓના ભંગાણને કારણે વીજળી ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ હશે કારણ કે તે બીટા કણો અને કિરણોત્સર્ગી સ્ટ્રોન્ટિયમ-90 ના અન્ય સડો ઉત્પાદનો સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

આવી બેટરીની શક્તિ ઈલેક્ટ્રિક વાહનો અને સ્પેસશીપને પણ પાવર કરવા માટે સંપૂર્ણ રીતે પર્યાપ્ત હોવી જોઈએ.નવા ઉત્પાદનનું રહસ્ય બીટાવોલ્ટેઇક્સ અને એકદમ નવા ભૌતિકશાસ્ત્રના વલણમાં રહેલું છે - પ્લાઝમોન રેઝોનેટર.

છેલ્લા કેટલાક વર્ષોમાં પ્લાઝમોન્સનો ઉપયોગ ચોક્કસ ઓપ્ટિકલ ઉપકરણોના વિકાસમાં કરવામાં આવ્યો છે, જેમાં અતિ-કાર્યક્ષમ સૌર કોષો, સંપૂર્ણપણે સપાટ લેન્સ અને અમારી આંખોની સંવેદનશીલતા કરતા અનેક ગણા વધારે રિઝોલ્યુશન સાથેની ખાસ પ્રિન્ટિંગ શાહીનો સમાવેશ થાય છે. પ્લાઝમોનિક રેઝોનેટર એ વિશિષ્ટ રચનાઓ છે જે પ્રકાશ તરંગોના સ્વરૂપમાં અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના અન્ય સ્વરૂપોના સ્વરૂપમાં ઊર્જાને શોષી અને ઉત્સર્જિત કરવા માટે સક્ષમ છે.

આજે, રેડિયોઆઈસોટોપ ઊર્જા સ્ત્રોતો પહેલેથી જ છે જે અણુઓના સડોની ઊર્જાને વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરે છે, પરંતુ આ સીધું થતું નથી, પરંતુ મધ્યવર્તી ભૌતિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની સાંકળ દ્વારા થાય છે.

પ્રથમ, કિરણોત્સર્ગી પદાર્થોની ગોળીઓ તેઓ જે કન્ટેનરમાં છે તેના શરીરને ગરમ કરે છે, પછી આ ગરમીને થર્મોકોલ દ્વારા વીજળીમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.

રૂપાંતરણના દરેક તબક્કે ઊર્જાનો વિશાળ જથ્થો ખોવાઈ જાય છે; આમાંથી, આવી રેડિયોઆઈસોટોપ બેટરીની કાર્યક્ષમતા 7% થી વધુ નથી. રેડિયેશન દ્વારા બેટરીના ભાગોના ખૂબ જ ઝડપી વિનાશને કારણે બીટાવોલ્ટિકાનો લાંબા સમયથી વ્યવહારમાં ઉપયોગ થતો નથી.

આખરે, વૈજ્ઞાનિકોએ અસ્થિર અણુઓના સડો ઉત્પાદનો સાથે પ્રકાશિત ઊર્જાને સીધી રીતે રૂપાંતરિત કરવાનો માર્ગ શોધી કાઢ્યો. તે બહાર આવ્યું છે કે બીટા કણો (ઇલેક્ટ્રોન જેની ઝડપ પરમાણુના સડો દરમિયાન પૂરતી ઊંચી હોય છે) તે પાણીના અણુઓને હાઇડ્રોજન, હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ અને અન્ય આયનોમાં તોડી પાડવા સક્ષમ છે.

સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે પાણીના અણુઓના આ ક્ષીણ થયેલા ભાગોનો ઉપયોગ બીટા કણો સાથે અથડામણના પરિણામે તેઓ જે ઊર્જા શોષે છે તેને સીધો કાઢવા માટે કરી શકાય છે.

પાણીની પરમાણુ બેટરી કામ કરવા માટે, પ્લેટિનમ ફિલ્મથી ઢંકાયેલ ટાઇટેનિયમ ઓક્સાઇડના સેંકડો માઇક્રોસ્કોપિક સ્તંભોની વિશિષ્ટ રચનાની જરૂર છે, જે કાંસકોના આકારમાં સમાન છે. તેના દાંતમાં અને પ્લેટિનમ શેલની સપાટી પર, ઘણા સૂક્ષ્મ છિદ્રો છે જેના દ્વારા પાણીના વિઘટનના સૂચવેલા ઉત્પાદનો ઉપકરણમાં પ્રવેશ કરી શકે છે. તેથી, બેટરીના સંચાલન દરમિયાન, "કાંસકો" માં સંખ્યાબંધ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે - પાણીના અણુઓનું વિઘટન અને રચના થાય છે, જ્યારે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન ઉત્પન્ન થાય છે અને પકડવામાં આવે છે.

આ બધી પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન બહાર પડતી ઊર્જા "સોય" દ્વારા શોષાય છે અને વીજળીમાં રૂપાંતરિત થાય છે. થાંભલાઓની સપાટી પર દેખાતા પ્લાઝમોન્સને કારણે, ખાસ ભૌતિક ગુણધર્મો ધરાવતા, આવી પાણી-પરમાણુ બેટરી તેની મહત્તમ કાર્યક્ષમતા સુધી પહોંચે છે, જે 54% હોઈ શકે છે, જે શાસ્ત્રીય રેડિયોઆઈસોટોપ વર્તમાન સ્ત્રોતો કરતાં લગભગ દસ ગણી વધારે છે.

અહીં વપરાતું આયનીય સોલ્યુશન પૂરતા પ્રમાણમાં નીચા આજુબાજુના તાપમાને પણ સ્થિર થવું ખૂબ જ મુશ્કેલ છે, જેનાથી ઇલેક્ટ્રિક વાહનોને પાવર કરવા માટે નવી ટેક્નોલોજી સાથે બનેલી બેટરીનો ઉપયોગ શક્ય બને છે અને, જો યોગ્ય રીતે પેક કરવામાં આવે તો, અવકાશયાનમાં પણ વિવિધ હેતુઓ માટે.

કિરણોત્સર્ગી સ્ટ્રોન્ટિયમ-90 નું અર્ધ જીવન આશરે 28 વર્ષ છે, તેથી ક્વોન અને કિમની પરમાણુ બેટરી દર વર્ષે માત્ર 2% ના પાવર ઘટાડા સાથે, કેટલાક દાયકાઓ સુધી નોંધપાત્ર ઉર્જા નુકશાન વિના કાર્ય કરી શકે છે.વૈજ્ઞાનિકો કહે છે કે આવા પરિમાણો ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની સર્વવ્યાપકતા માટે સ્પષ્ટ સંભાવના ખોલે છે.