Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Ydinjätteellä täytetty akku kestää yli tuhat vuotta

Yhdysvaltalainen yritys kehittää nanotimanteilla päällystettyä akkua, joka valmistetaan radioaktiivisesta jätteestä. Akku lataa itsensä ja voi kestää tuhansia vuosia.

Yhdysvaltalainen NDB (Nano Diamond Battery) on rakentamassa uudenlaisen akun prototyyppiä, jonka yrityksessä uskotaan mullistavan maailman energiajärjestelmät.

Akun nerous piilee siinä, että siinä käytetään sähkön tuottamiseen radioaktiivista jätettä eikä sitä tarvitse ladata.

Käyttäjän suojaamiseksi akku kapseloidaan hiili 12 -atomeista puristettuun timanttikuoreen, jota säteily ei pysty läpäisemään.

NDB:n antamien tietojen mukaan akusta voidaan valmistaa lähes minkälaisia versioita tahansa AAA-paristoista matkapuhelimen akkuihin asti.

© NDB

Käytetty grafiitti on pullollaan käyttökelpoista energiaa

Akun kennot valmistetaan grafiitista, jota saadaan käytettynä ydinvoimaloista. Grafiitilla säädellään reaktoreiden lämpötilaa, ja vuosien mittaan se imee itseensä niin paljon säteilyä, että siitä itsestään tulee radioaktiivista.

Grafiitti sisältää paljon hiilen radioaktiivista 14-isotooppia. Kun se hajoaa, se muuttuu vaarattomaksi typeksi ja siitä irtoaa antineutriinoja ja runsasenergiaisia elektroneja. Viimeksimainituista saadaan sähköä ja ne voidaan ottaa talteen.

Katso, miten NDB selittää fysiikkaa, johon akku perustuu:

Ylimääräinen timanttikerros suojaa radioaktiiviselta säteilyltä

Sähkön ottamiseksi talteen radioaktiivisesta grafiitista NDB muuntaa grafiitin pieniksi hiili 14 -timanteiksi puristamalla sitä muotissa kasaan suuressa paineessa ja korkeassa lämpötilassa. Timantin rakenne toimii puolijohtimena, jossa vapaat elektronit voivat kulkea sähköä varastoivaan superkondensaattoriin.

Radioaktiivinen hiili 14 -timantti koteloidaan laboratoriossa valmistetuilla hiili 12 -timanteilla, jotka eivät ole radioaktiivisia. Koska timantit ovat yksi maailman kovimmista materiaaleista, kuori toimii suojana, joka estää säteilyä pääsemästä ulos, käsiteltiinpä akkua sitten kuinka kovakouraisesti hyvänsä.

Tuloksena saadaan jatkuvasti itseään lataava akku, jossa riittää sähköä niin kauan kuin se on radioaktiivinen. Hiili 14 -isotoopin puoliintumisaika on 5 730 vuotta.

Akkua on ajateltu sekä iPhoneille ja autoille

Timanttiakun tekniikka ei ole suinkaan uusi. Periaate on tunnettu aina 1970-luvulta asti, ja vuonna 2016 ryhmän Bristolin yliopiston tutkijoita onnistui esitellä ideaa käytännössä.

Nyt NDB on kuitenkin tekemässä tekniikasta massatuotantoon soveltuvaa. Yritys uskoo vakaasti, että akulla voitaisiin käytää niin auton moottoreita kuin iPhonejakin ja että itsestäänlatautuvien akkujen elinikä olisi pidempi kuin auton tai puhelimen.

Idean epäilijät arvelevat, että kennojen tehotiheys on niin alhainen, että pientäkin laitetta varten akun on oltava hyvin isokokoinen. Myös turvallisuus on iso haaste. NDB uskoo, että ei-radioaktiivinen timanttikuori takaa säteilyn pysymisen akun sisällä. Lisäksi on muistettava, että mahdollinen turvajärjestelmien lisääminen voisi nostaa akun hintaa.

NDB viimeistelee parastaikaa akun prototyyppiä ja etsii samaan aikaan rahoitusta laajemman tuotannon aloittamiseen hankkeen seuraavassa vaiheessa.

TAUSTAA: Siirtymä päästöttömään energiaa riippuu akuista

  • Miksi akut ovat niin tärkeitä?

    Jotta ilmastonmuutosta voidaan jarruttaa, on siirryttävä fossiilisista polttoaineista päästöttömiin energianlähteisiin, kuten maalämpöön ja vesi-, tuuli- ja aurinkovoimaan. Monien päästöttömien energianlähteiden ongelma vain on se, että niiden tuotantoa ei voida säädellä. Ne tuottavat sähköä silloin, kun aurinko paistaa, tuuli puhaltaa jne. Siksi tuotettua sähköä pitäisi voida varastoida niiden päivien varalle, jolloin sähköä ei voida tuottaa. Usein sähköä pitäisi myös voida kuljettaa paikkoille, jotka eivät ole siirtoverkon lähistöllä.

  • Mikä on suurin pulma akkutekniikassa?

    Hinta. Jotta akkuja voitaisiin käyttää laajamittaisesti asunnoissa, autoissa ja muualla, niiden pitäisi olla paljon nykyistä halvempia. USA:n energiaministeriön laskelmien mukaan sähköautot voivat kilpailla bensa-autojen kanssa sitten, kun akun hinnan ja kapasiteetin suhde on 125 dollaria kilowattituntia kohti. Nykyisin suhde on noin 156 dollaria kilowattituntia kohti. Helpoin tapa alentaa akun hintaa on lisätä akkuun mahtuvan sähkön määrää eli energiatiheyttä.

  • Mitkä akut ovat lupaavimpia?

    Nykyisistä akkutyypeistä paras energiatiheys on litiumioniakuilla. Ne ovatkin suosituimpia akkuja. Litiumioniakkujen energiatiheys riippuu siitä, mistä aineesta niiden elektrodit on valmistettu. Nykyisin anodit eli positiiviset elektrodit tehdään usein kuparista ja grafiitista. Jos ne voitaisiin tehdä puhtaasta litiumista, energiatiheys voisi kymmenkertaistua. Litiumanodeilla on kuitenkin taipumus turvota, mikä voi johtaa oikosulkun ja jopa akun räjähtämiseen. Kehitteillä on nanoteknisiä ratkaisuja, joilla anodi voitaisiin vakauttaa, mutta ne ovat toistaiseksi liian kalliita sarjatuotantoon. Akkutekniikan kehittäminen onkin usein tasapainottelua hinnan kanssa. Kehitystä kuitenkin tapahtuu koko ajan.

  • Miltä akkujen tulevaisuus näyttää?

    Litiumioniakkujen hinta on laskenut 90 prosenttia vuodesta 2010. Lisäksi Yhdysvalloissa on arviolta kolme kertaa niin paljon akkutekniikan tutkijoita kuin kymmenen vuotta sitten. Uusiutuivan energian ja akkujen kysyntä kasvaa koko ajan, ja uusia innovaatioita syntyy jatkuvasti. Joidenkin arvioiden mukaan akkujen hinta-kapasiteettisuhde on jo vuonna 2030 enää 62 dollaria kilowattituntia kohti . Silloin muiden energiamuotojen on jo vaikea kilpailla akkujen kanssa.

Lue myös:

Akut

Uudenlainen akku tietokoneessa tai puhelimessa latautuu huippunopeasti

3 minuuttia
Akut

TOTTA VAI TARUA: Ovatko sähköautot TODELLA parempia ympäristön kannalta?

3 minuuttia
Akut

Uusi akku lataa itsensä ilman vesihöyrystä

2 minuuttia

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota