تعد البطارية النووية بحجم العملة المعدنية التي تدوم 50 عامًا بإحداث ثورة في التكنولوجيا

قامت شركة Betavolt، وهي شركة صينية شابة، بتطوير BV100، بطارية نووية يمكنها العمل لمدة 50 عامًا دون صيانة أو إعادة شحن. يستخدم هذا الجهاز مزيجًا من النيكل 63 وأشباه الموصلات الماسية لتوليد طاقة ثابتة، وهو مثالي للتطبيقات منخفضة الطاقة مثل الغرسات الطبية وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء. بفضل الحجم الصغير والقدرة على العمل في الظروف القاسية، يمكن لهذه التكنولوجيا أن تُحدث ثورة في كيفية تشغيل الأجهزة في القطاعات الحيوية. هل نواجه مستقبل الطاقة المحمولة؟

جوهر bv100: الماس والنيكل

يستخدم BV100 تقنية مبتكرة تعتمد على النظائر المشعة النيكل-63وهي مادة تتحلل وتطلق الإلكترونات، وأشباه الموصلات الماسية التي تحول تلك الطاقة إلى كهرباء. هذا التصميم المدمج، الذي تبلغ أبعاده 15 × 15 × 5 ملم فقط، أصغر من عملة اليورو ويزن بضعة جرامات فقط.

يمكن للبطارية أن تولد 100 ميكروواط بجهد ثابت 3 فولت، وهو ما يكفي لتشغيل الأجهزة منخفضة الطاقة لعقود من الزمن. بالإضافة إلى ذلك، يعمل BV100 بكفاءة في نطاق درجة حرارة يتراوح من -60 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية، مما يجعله مناسبًا للبيئات القاسية. كما يسمح تصميمها المعياري بزيادة سعة الطاقة من خلال الجمع بين وحدات متعددة، مما يفتح الباب أمام تطبيقات أكثر تطلبًا في المستقبل.

قفزة في التطبيقات منخفضة الاستهلاك

يعد خرج الطاقة الخاص بـ BV100 مثاليًا لعدد من الأجهزة التي تتطلب طاقة منخفضة ولكن موثوقية عالية. على سبيل المثال، يمكن أن تعمل الغرسات الطبية، مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب وأجهزة مراقبة الجلوكوز، التي تستهلك ما بين 3 و10 ميكرووات، ضمن قدرات BV100.

وفي مجال تكنولوجيا إنترنت الأشياء، تندرج أجهزة الاستشعار البيئية وعلامات تتبع الأصول أيضًا ضمن نطاق الاستهلاك هذا. يمكن لعقدة الاستشعار اللاسلكية، اعتمادًا على دورة عملها، أن تظل عاملة مع BV100 لعقود من الزمن دون الحاجة إلى الاستبدال.

على الرغم من أن قوتها ليست كافية لتشغيل الهواتف الذكية أو الأجهزة الإلكترونية الأكبر حجمًا، إلا أن BV100 يمثل تقدمًا كبيرًا في تصغير حلول الطاقة ومتانتها.

تطبيقات في الأجهزة الطبية

يمكن لـ BV100 تغيير تصميم السيارة بشكل جذري يزرع الطبية، مما يلغي الحاجة إلى استبدال البطاريات بالعمليات الجراحية الغازية. على سبيل المثال، يتطلب جهاز تنظيم ضربات القلب التقليدي تغيير البطارية كل 5 إلى 10 سنوات. مع BV100، يمكن لهذا الجهاز أن يعمل طوال عمر المريض، مما يحسن نوعية الحياة ويقلل المخاطر الجراحية.

كما ستستفيد المحفزات العصبية وأجهزة مراقبة الجلوكوز القابلة للزرع من هذه التكنولوجيا، مما يوفر للمرضى حلاً آمنًا وطويل الأمد دون انقطاع. ويعني طول عمر BV100 أيضًا تقليل النفايات الإلكترونية، بما يتماشى مع الاتجاه نحو تقنيات أكثر استدامة.

أجهزة استشعار إنترنت الأشياء: الطاقة للمستقبل المتصل

في قطاع أجهزة استشعار إنترنت الأشياء، يتمتع جهاز BV100 بالقدرة على حل أحد أكبر التحديات: استقلالية الطاقة في التطبيقات عن بعد. غالبًا ما تعمل الأجهزة مثل أجهزة مراقبة جودة الهواء وأجهزة استشعار درجة الحرارة في مواقع يصعب الوصول إليها، حيث لا يكون تغيير البطاريات بشكل متكرر أمرًا عمليًا.

يتيح تشغيل BV100 بدون صيانة إمكانية تركيب هذه المستشعرات في بيئات قاسية أو نائية، مثل استكشاف أعماق المحيطات أو محطات الأرصاد الجوية في المناطق القطبية. بالإضافة إلى ذلك، إلى جانب تجميع الطاقة الشمسية أو الطاقة الحركية، يمكن أن يوفر BV100 مصدرًا ثابتًا وموثوقًا للطاقة للأجهزة التي تحتاج إلى العمل دون انقطاع.

التأثير على تصميم الجهاز

يجبر عامل الشكل المدمج لجهاز BV100 وطول عمره المهندسين على إعادة التفكير في كيفية تصميم الأجهزة لتطبيقات محددة. تعد الغرسات الطبية الأصغر حجمًا وأجهزة الاستشعار البيئية ذات الإمكانات الموسعة وعقد إنترنت الأشياء الأكثر كفاءة من بين الإمكانيات التي تفتحها هذه التكنولوجيا.

وبالإضافة إلى ذلك، تتمتع البيئات القاسية، مثل الفضاء أو المواقع الصناعية الخطرة، الآن بإمكانية الوصول إلى حل طاقة موثوق لا يتطلب استبدالًا أو صيانة متكررة. على سبيل المثال، يمكن أن تستفيد عمليات الاستكشاف على كوكب المريخ أو أجهزة الاستشعار على منصات النفط من متانة BV100 وتصميمها القوي.

القيود الحالية والإمكانات المستقبلية

على الرغم من أن جهاز BV100 يعد جهازًا ثوريًا، إلا أن قوته لا تزال محدودة بالنسبة للأجهزة الأكبر حجمًا أو النشطة. تتطلب المعدات الطبية المعقدة والهواتف الذكية والمركبات الكهربائية حلولاً واسعة النطاق، وهو أمر تستكشفه شركة Betavolt بالفعل للأجيال القادمة من البطاريات النووية.

ومع ذلك، فإن نمطية BV100 تشير إلى أن مجموعات السلسلة يمكن أن تزيد من قوتها في التطبيقات الأكثر تطلبًا. وفي الوقت نفسه، فإن نجاح هذه البطارية في مجالات محددة يمكن أن يلهم تقنيات جديدة تعتمد على مبادئ مماثلة.

الحل النهائي أم خطوة أولى؟

تمثل Betavolt’s BV100 علامة فارقة في تطوير بطاريات نووية آمنة وطويلة الأمد. وفي حين أن قدرتها الحالية تقتصر على التطبيقات منخفضة الطاقة، فإن فكرة البطارية التي تدوم 50 عامًا دون صيانة يمكن أن تعيد تعريف صناعات متعددة. من الصحة إلى الفضاء، الإمكانيات هائلة.

ومع تقدم التكنولوجيا، من المرجح أن نشهد إصدارات موسعة ذات مخرجات طاقة أعلى وتطبيقات أكثر تنوعًا. لا يقدم الطراز BV100 حلاً عمليًا لتحديات الطاقة اليوم فحسب، بل يعمل أيضًا بمثابة تذكير بإمكانيات الابتكار في تحويل مشهد الطاقة العالمي. في عالم مترابط بشكل متزايد، يمكن للطاقة النووية المصغرة أن تكون المفتاح لفتح مستقبل مستدام.