不用充电就可以一直使用的核电池到底是好是坏？

陆妹 · 发表于 2021-5-18 18:14

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核电池

现如今，手机早已成为了很多人的亲密伙伴，但是网上冲浪的幸福时光常常被突然弹出的充电提醒打断。这时难免会幻想，如果科学家能够发明出一款可以一直使用，且不用充电的电池就好了。

其实，这种电池在现实生活中是真实存在的，它就是放射性同位素温差电池，俗称核电池。

它的工作原理与核电站并不相同，我们可以把核电站的发电原理简单理解为核反应堆裂变时产生的热能，加热水，形成大量的水蒸气，从而推动汽轮机带着发电机一起转动。即核能到内能到机械能，再到电能的转化过程。

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核电池的能量转换

而核电池的能量转换，则更为简单。直接将放射性同位素衰变时产生的热能转化为电能，这当中的主要原理就是热电效应。

1821年，德国物理学家塞贝克发现了一个神奇现象，将两种不同的金属两端连接在一起组成回路，如果两个接触点的温度不同，那么回路中就会产生电流，这就是热电效应中的塞贝克效应。因此，核电池中主要有“放射性同位素热源”和“温差电堆”两个部分，它们一个供热，一个发电，源源不断地输出着电量。

目前核电池中最常用的同位素是钚--238，它在衰变过程中会释放出一个阿尔法粒子。

阿尔法粒子的质量较大，速度较慢，并且用一张纸就可以轻易的阻挡，所以大大减轻了电池的屏蔽重量。当阿尔法粒子在材料中受阻减速时就会释放热量，据测算，钚--238在衰变过程中的功率密度达到了0.41瓦每克，并且半衰期长达87.7年，不用充电就可以长时间的提供电量。

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核电池的用处

因此，科学家们率先将其利用到了空间探测器上，2012年8月6号，美国好奇号火星探测器成功着陆在火星表面。细心的观众不难发现，他的身上少了两个长长的太阳能电池板，取而代之的是一台重约45公斤的核电池。

它不仅可以规避火星沙土对太阳能电池板的覆盖问题，还能够摆脱外界阳光，温度，压力，电磁场，化学反应的影响，持续的为探测器输出电量，虽然核电池的功率会随着同位素的衰变不断减弱，预计14年后将由最初的125瓦的功率输出降低至100瓦，但是它的使用寿命依旧远超太阳能电池。

而除了航空航天领域，核电池还曾应用于心脏起搏器，它的重量仅有100多克，却可以在人体内连续工作十年以上，患者不必因为更换电池而反复进行开胸手术，但是因为高昂的价格和核扩散等现实问题，目前核电池技术只能出现在不计成本的尖端行业并不能作为普通商品与大家见面。