Atommüll, Diamanten und wie sie Smartphone-Akkus revolutionieren können

Science-Fiction ist Realität geworden, da wir Telefone in unseren Taschen tragen, die wie kleine Computer funktionieren. Doch selbst mit fortschreitender Technologie werden wir durch die Energiequelle hinter der Technologie zurückgehalten, was die Vorteile dieser Geräte einschränkt. Ab dem Moment, in dem wir ein Gerät einschalten, tickt die Uhr, da der Akku schwächer wird und an Kapazität verliert . Täglich ist es mühsam sicherzustellen, dass ein Akku aufgeladen und einsatzbereit ist, und wir alle vergessen von Zeit zu Zeit, ihn über Nacht anzuschließen.

Für mich als Ersteller von Inhalten und mit Kameras, Drohnen , Tablets , Mikrofonen und anderen Geräten, die aufgeladen werden müssen, kann es zu einer ziemlichen Pflicht werden, sicherzustellen, dass meine gesamte Elektronik funktioniert, wenn ich sie brauche. Erschwerend kommt hinzu, dass bei vielen Telefonen und anderen mobilen Geräten der Austausch des Akkus schwierig oder gar unmöglich ist. Doch eine Lösung zeichnet sich ab. Eines Tages wird eine Batterierevolution kommen, die eine unwahrscheinliche Kombination aus Atommüll und Diamanten verwendet.

Warum heutige Telefonakkus ein Problem sind

Vom Anfang bis zum Ende des Lebenszyklus unserer Elektronik bereiten Batterien viele Probleme. Der Abbau von Lithium und anderen Komponenten der Batterien, die wir derzeit verwenden, ist ein schmutziges, zerstörerisches Geschäft – ebenso wie die Veredelung dieser seltenen Materialien. Mit steigender Nachfrage werden diese Auswirkungen immer mehr unserer wilden Landschaften mit potenziell katastrophalen Folgen heimsuchen.

Sobald unsere Batterien leer sind, landen sie und die Geräte, die sie mit Strom versorgen, allzu oft auf Mülldeponien . Manchmal wird unser Elektroschrott nach Übersee verschifft, wo er dann unsachgemäß geborgen oder verbrannt wird und in Luft und Wasser gelangt. Nur ein kleiner Prozentsatz unserer ausgedienten Elektronik wird tatsächlich verantwortungsvoll recycelt. Wenn sich Batterien nur nicht so schnell verschlechtern würden, könnte dieser Abfall drastisch reduziert werden.

Wie Nukleartechnologie unsere Lösung sein könnte

Von all den vielversprechenden neuen Batterietechnologien , an denen heute gearbeitet wird, müssen die Atombatterien die aufregendste sein. Solche Batterien würden nicht nur möglicherweise Dutzende, Hunderte oder sogar Tausende von Jahren halten, sondern auch ihre eigene Energie aus Strahlung erzeugen. In nicht allzu ferner Zukunft könnten unsere Batterien nicht nur unsere Telefone und möglicherweise unsere eigene Lebensdauer um ein Vielfaches überdauern, sondern sie müssten auch nie wieder aufgeladen werden.

Als ob das Konzept der Atombatterien nicht verrückter klingen könnte, würden diejenigen, die eines Tages ihren Weg in unsere Telefone und Autos finden könnten, tatsächlich aus künstlichen Nanodiamanten bestehen. Die Wissenschaft hinter diesen Nanodiamantbatterien als komplex zu bezeichnen, ist eine Untertreibung. Im Wesentlichen werden, vereinfacht gesagt, radioaktive Elemente aus Atommüll extrahiert und durch chemische Gasphasenabscheidung in Diamanten eingeschlossen. Der Diamant fungiert dann als Wandler, um die Strahlung in Elektrizität umzuwandeln.

Neben Langlebigkeit und Selbstladefähigkeit würden Atombatterien das Smartphone-Design revolutionieren. Sie würden Ladeanschlüsse überflüssig machen, sodass Telefone vollständig wasserdicht und viel widerstandsfähiger als je zuvor gemacht werden könnten. Denkbar ist auch, dass unsere Handys angesichts der immer billiger werdenden Herstellung von künstlichen Diamanten bald diamantbeschichtet und damit praktisch unzerstörbar sind.

Abgesehen von Telefonen könnten diese Atombatterien potenziell jedes elektronische Gerät, das wir heute verwenden, mit Strom versorgen. Von Smartwatches und Ohrhörern bis hin zu Autos, Drohnen und sogar Robotern. Sobald Sie darüber nachdenken, erkennen Sie, dass Nanodiamantbatterien das Potenzial haben, viele Aspekte unserer Technologie zu ändern, die durch die Einschränkungen unseres derzeitigen, zutiefst fehlerhaften Batteriedesigns behindert werden.

Das Unternehmen versucht, Atombatterien Wirklichkeit werden zu lassen

Eines der führenden Unternehmen, das diese Technologie entwickelt, ist NDB , ein Akronym, das für „Nano Diamond Batteries“ steht. Mit den Worten von NDB-CEO Dr. Nima Golsharifi, als er für eine Episode des Energy Cast-Podcasts interviewt wurde: „Metaphorisch gesprochen ist es ähnlich wie bei Sonnenkollektoren; Der Unterschied besteht darin, dass NDB Strom erzeugt, indem es die Strahlung radioaktiver Materialien anstelle des Sonnenlichts verwendet.“

Diamantbatterien sind auch eine mögliche Lösung für die lange vernachlässigten Probleme bei der Entsorgung von Abfällen aus Kernspaltungskraftwerken. Auf der ganzen Welt existieren enorme Mengen dieses hochgefährlichen Materials, dessen Lagerung oder Entsorgung unglaublich teuer ist. Dieser Abfall ist jedoch auch reich an Energie und treibt die Atombatterien an, die NDB entwickelt.

Wie Dr. Golsharifi es ausdrückt: „NDB-Lösungen und der Zweck unseres Unternehmens ist es, diese Nebenprodukte sinnvoll zu nutzen und die Atommüllprobleme zu lösen und im Gegenzug der Umwelt zu helfen, indem die Kernenergie gefördert wird, die eine saubere Quelle ist. und wiederum die Gesellschaft unterstützen, indem sie eine Art Kreislaufwirtschaft schaffen.“

Eine logische Frage, die Sie sich stellen könnten, ist natürlich, ob diese Batterien sicher sind oder nicht . Alles, was mit Atomkraft zu tun hat, ist mit einem Stigma behaftet, was ein potenzielles Hindernis für die Einführung dieser Technologie darstellt, aber Dr. Golsharifi glaubt, dass diese Angst durch Aufklärung überwunden werden kann: „Nicht viele Menschen wissen, dass die meisten Rauchmelder radioaktives Material enthalten; Trotzdem haben sie sie problemlos zu Hause.“

Die Strahlung von Atombatterien ist in diesen winzigen Diamanten sicher eingeschlossen. „Wir haben ein Wandlersperrsystem, das verhindert, dass auf das Isotop in großen Mengen zugegriffen und es für andere Zwecke als die Energiequelle der NDB verwendet wird. Wir tun dies speziell durch die nanoskalige Ionenimplantation von Radioisotopen in unsere Struktur, und dies ermöglicht es uns, verschiedene Anforderungen an die Verbrauchersicherheit zu erfüllen“, erklärt Dr. Golsharifi.

NDB hat umfangreiche Untersuchungen durchgeführt, um sicherzustellen, dass ihre Batterien sicher genug sind, um in Produkten wie Telefonen und Autos verwendet zu werden. In vielerlei Hinsicht erzeugen NDB-Batterien keine Emissionen oder schädliche Strahlung. Atombatterien aus nahezu unzerstörbaren Diamanten sind wahrscheinlich sicherer als Lithium-Ionen-Batterien, von denen bekannt ist, dass sie explodieren und Feuer fangen.

Eine weitere relevante Frage sind die Kosten. Schließlich sprechen wir von einem Produkt, das sowohl aus Diamanten als auch aus Nuklearmaterial besteht. Die Kosten sinken jedoch bereits, von 2,4 Millionen Dollar pro Kilogramm bis hinunter auf 40.000 Dollar im Jahr 2018 (laut Dr. Golsharifi). NDB geht davon aus, dass der Preis mit der Massenproduktion noch weiter sinken wird, anfangs teurer als Lithium-Ionen und im Laufe der Zeit abnehmend, um schließlich mit Lithium-Ionen wettbewerbsfähig zu werden.

Selbst wenn sie anfangs teurer sind als herkömmliche Batterien, wären Sie nicht bereit, für ein Telefon, das Sie nie wieder aufladen müssen , einen Aufpreis zu zahlen? Ein Auto, das nie aufgetankt werden muss? Geräte, die nicht nur niemals leer laufen, sondern ihren Saft an das Stromnetz zurückgeben oder Ihre Stromrechnung zu Hause senken?

Nanodiamant-Batterien müssen nie wieder aufgeladen werden, halten länger als die Geräte, die sie mit Strom versorgen würden, sind sicher für den Einsatz in Konsumgütern und würden helfen, die uralte Frage zu lösen, was wir mit unserem Atommüll tun sollen.

Nukleare Geräte kommen 2023

Wann können wir also damit rechnen, dass Kernbatterien auf den Markt kommen? NDB hat bereits Proof-of-Concept-Tests durchgeführt und beabsichtigt, bis 2023 ein funktionierendes Produkt fertig zu haben. Arkenlight , ein weiteres Unternehmen für Nanodiamantbatterien, hat bereits Atombatterien mit geringer Leistung in Überwachungsgeräten im Vulkan Stromboli und in einer britischen Atommülldeponie in Betrieb. Bis die ersten Nanodiamant-Batterien es in unsere Smartphones schaffen, wird es in Zukunft noch ein bisschen dauern, und wahrscheinlich noch viel länger, bis sie unsere Autos antreiben.

Auch wenn wir am Ende fünf bis zehn Jahre warten müssen, bis diese Technologie alltäglich wird, ist das noch lange nicht die Zeit für solch einen revolutionären Fortschritt. Natürlich lohnt es sich auch anzuerkennen, wie unvorhersehbar Spitzentechnologie wie diese sein kann. Angesichts der Tatsache, dass die Wissenschaft dahinter solide ist und kleinere Implementierungen dieser Batterien bereits im Einsatz sind, sehe ich einen guten Grund, optimistisch zu sein, dass unsere Batterien eines Tages bald länger halten werden als unsere Telefone und dies nie müssen aufgeladen werden .