Для начала штука в том, что это не аккумулятор. Это батарейка. То есть устройство, способное вырабатывать электричество, но не способное его накапливать (хотя как промежуточный буферный каскад там внутри может стоять и аккумулятор или суперконденсатор, для покрытия пиковых нагрузок). По принципу действия это бетавольтаический источник, то есть изотопный. Берётся какой-то бета-радиоактивный изотоп, например, тритий, засовывается в какой-нибудь полупроводник (вполне сгодится кремний, такие конструкции известны), и вуаля - бета-электроны тупо создают в кремнии внутренний фотоэффект, причём поскольку энергия таких электронов в сотни раз превышает ширину запрещённой зоны кремния, один бета-электрон может сгенерировать несколько сотен электронно-дырочных пар.
И первое, что приходит в голову на тему "радиоизотопный источник на бета-электронах", - это маломощная электроника типа источников питания датчиков метеостанций, в радиомаячках и тому подобное.
А теперь начнётся вкусное.
Период полураспада трития - всего 12,3 года, то есть на 28 тысяч лет никакого конечного количества трития не хватит.
Другой популярный для таких батареек изотоп - никель-63, но и у него период полураспада короткий: 100 лет.
Подходящим изотопом может быть углерод-14, тот самый, на основе которого проводится радиоактивная датировка археологических находок. Его период полураспада - 5730 лет, то есть 28000 - это меньше 6 периодов полураспада. Это уже кое-что. И, как можно убедиться, именно углерод-14 в этих батарейках и собираются применять.
Но всяко надо понимать одну простую и фундаментальную вещь: чем больше "срок службы" радиоизотопного источника - тем меньше его мощность. Это понятно даже на пальцах. Ведь энергия, заключённая в конечном количестве изотопа - а оно в батарейке конечное (вот сколько засунули в неё при изготовлении, столько там и есть), - тоже конечна, и чем больше время, в течение которого батарейка отдаёт эту энергию, тем меньше мощность.
И теперь давайте немного посчитаем.
Энергия распада С-14 составляет 0,156 Мэв на ядро. Размеры батареи для мобилы - ну, скажем, 6х10х0,5 см, чисто для примера. Это 30 см³. Плотность углерода-14, даже если это в виде алмаза (в статьях фигурируют как раз "наноалмазы"), - 4,1 г/см³. И если представить себе, что это целиком чистый углерод, и вся остальная требуха, которая превращает бета-излучение в ток, места не занимает, то у нас 123 грамма углерода, или 8,79 моля. Памятуя, что такое и чему равно число Авогадро, получаем, что в такой батарейке может содержаться 133 ГДж энергии. Это реально до фига, но - не спешите. Эта энергия, которая выделится при полном распаде всех 120 грамм углерода. То есть за обещанные 28 тысяч лет. Период полураспада С-14 в секундах тоже не мал: 1,81 гигасекунд, а постоянная времени распада, равная ln2/T(½), - 3,83*10^-12 1/с. Значит, для свежей батарейки её начальная мощность, равная произведению полной энергии на постоянную распада, будет составлять 0,51 ватта.
Вот такая будет мощность батарейки, сделанной целиком из алмаза-14. Всё. Получить постоянную (на длинной дистанции) мощность выше невозможно, потому что скоростью распада ядер управлять нельзя. Но для той же мобилы, где пиковое потребление составляет незначительную часть времени, такая батарейка действительно покажется вечной.
А вот с ноутбуками может быть проблема... Не, батарея в ноуте, ясен пень, куда крупнее батарейки от мобилы, так что и её мощность будет пропорционально выше. Но только вот куда девать эту мощность, когда девайс не используется? Ещё раз: распадом управлять нельзя. То есть мощность, выделяющаяся в радиоизотопном источнике, от внешних условий не зависит. И если эта мощность отбирается в нагрузку (в ноутбук, в автомобиль, да хоть куда) - всё окей. Но как только нагрузка отключается - ей некуда деться кроме как в тепло. И это сразу накладывает ограничения как на конструкцию такого ноутбука, так и на сценарии его использования. В портфель уже не запихнёшь - перегреется... (Отмазка: в тандеме с обычным Li-Ion аккумулятором и вот такой наноалмазной батарейкой небольшой мощности, лишь подпитывающей химический аккумулятор, конструкция может быть и вполне обычной).
Но вообще идея хороша. Справедливости ради, она не нова, и впервые с идеей углеродной батарейки выступили англичане ещё в 2016 году (а до этого были израильтяне с батарейкой на тритии, лет пятнадцать назад, ± года три), но тут речь идёт уже о промышленном внедрении.
Ну чё, пожелаем ребятам успеха...
