Вчені НІТУ «МІСіС» представили інноваційне автономне джерело живлення - компактну атомну батарейку, яка може працювати до 20 років. За рахунок оригінальної 3D-структури бетавольтаїчного елемента її розміри зменшилися втричі, питома потужність підвищилася в 10 разів. Потенційна область застосування - прилади, що працюють при наднизьких температурах в космосі, під водою і у високогірних районах. Результати роботи опубліковані в міжнародному науковому журналі Applied Radiation and Isotopes.
У конструкції пристрою використовується оригінальна, запатентована мікроканальна 3D-структура нікелевого бетавольтаїчного елемента.
Її особливість у тому, що радіоактивний елемент наноситься з двох сторін так званого планарного p-n переходу, що дозволяє спростити технологію виготовлення елемента, а також контролювати зворотний струм, який «краде» потужність батареї.
Особлива мікроканальна структура забезпечує збільшення ефективної площі перетворення бета-випромінювання в 14 разів, що в результаті дає загальне збільшення струму.
"Вихідні електричні параметри запропонованої конструкції склали: струм короткого замикання IКЗ - 230 нА/см2 (у звичайній планарній - 24 нА), підсумкова потужність - 31нВт/см2, (у планарній - 3нВт). Конструкція дозволяє на порядок підвищити ефективність перетворення енергії, що виділяється при розпаді лід-джерела, в електроенергію, що в перспективі знизить собівартість джерела приблизно на 50% за рахунок раціонального витрачання дорогого радіоізотопу, - розповів один з розробників Сергій Леготін, доцент кафедри напівпровідникової електроніки та фізики напівпровідників НІТУ «МІСіС».
При цьому розробка дозволить на порядок збільшити питому потужність, за рахунок чого в три рази знизяться масогабаритні показники елементів живлення батарей на їх основі зі збереженням необхідного рівня вихідної потужності.
Батарейка може бути застосована в декількох функціональних режимах: в якості аварійного джерела живлення і датчика температури в пристроях, що використовуються при екстремальних температурах і у важкодоступних (або зовсім не доступних) місцях: у космосі, під водою, у високогірних районах.
Зараз розробники завершують процедуру міжнародного патентування винаходу, а сам пристрій вже визнано зарубіжними експертами.
Зокрема, в огляді міжнародного агентства маркетингових досліджень Research and Markets НІТУ «МІСіС» названий одним з ключових учасників світового ринку бетавольтаїчних батарей. Університет увійшов в один ряд з такими компаніями, як City Labs, BetaBatt, Qynergy Corp і Widetronix.
В огляді зазначено, що розробка вчених НІТУ «МІСіС» - батарейка на основі бетавольтаїчних елементів (БВЕ) - має великий потенціал, оскільки потреби в надійних елементах живлення з тривалим терміном служби зростають у всіх галузях промисловості.
З урахуванням унікальних характеристик - невеликого розміру і безпеки - розробка НІТУ «МІСіС», зможе зайняти істотну частку ринку джерел живлення.