西北師范大學：我國首款超長壽命碳-14核電池（燭龍一號）研制成功
發(fā)布時間：
2025-03-12
近日，西北師范大學聯(lián)合碳-14領域龍頭企業(yè)無錫貝塔醫(yī)藥科技有限公司對外發(fā)布核能技術領域新突破：我國第一款碳-14核電池，也是全球首款基于碳化硅半導體材料的碳-14“燭龍一號”核電池研制成功，標志著我國在微型核電池領域取得里程碑式進展。
該電池以《山海經(jīng)》中象征光明的神獸“燭龍”命名，既體現(xiàn)中華文化底蘊，又彰顯持久供能特性。
作為西北師范大學與企業(yè)科教融合、產(chǎn)研協(xié)同的一項典范成果，“燭龍一號”歷時數(shù)年攻關研制，不僅是國際上首款以碳化硅半導體材料及高比活度C-14為基礎的高功率核電池，更實現(xiàn)了三大突破：一是續(xù)航能力跨越百年，為極地探測、深海裝備、航空航天等極端環(huán)境提供全天候能源支撐;二是自主創(chuàng)新打破壟斷，從核心材料研發(fā)到換能器件制造擁有完全自主知識產(chǎn)權;三是“零排放能源革命”，以綠色低碳屬性推動我國新能源產(chǎn)業(yè)鏈迭代升級。
“燭龍一號”攻克了高比活度C-14源制備和換能器件能量轉換率低、穩(wěn)定性差等關鍵技術難題。該電池短路電流達282nA，開路電壓2.1V，最大輸出功率433nW，由此計算的能量轉換效率突破8%。研發(fā)人員通過接入核電池儲能裝置模組后，驅動藍牙射頻芯片向外發(fā)射信號并成功接收。目前，搭載“燭龍一號”的LED燈已持續(xù)工作近4個月，累計超過35000次脈沖閃爍。
這款核電池具有多項突破性優(yōu)勢，由于C-14的半衰期長達5730年，理論上碳-14核電池擁有長達數(shù)千年的超長壽命。同時，該電池還具有在-100℃至200℃極端溫度適應性及2200mWh/g超高能量密度，50年設計壽命小于5%的性能衰減率;支持毫瓦級脈沖放電及能量智能管理，可適配不同場景需求。
西北師范大學核電池團隊負責人蘇茂根教授表示，該成果具有廣闊產(chǎn)業(yè)化前景，在醫(yī)療領域，可為腦機接口、心臟起搏器等植入式設備提供永久能源;在物聯(lián)網(wǎng)領域，可支撐萬億級傳感器網(wǎng)絡;在海洋深處、南極北極、月球、火星等極端環(huán)境，可作為無需維護保養(yǎng)的持續(xù)供電電池;在宇宙深空探測領域，可助力深空探測器持續(xù)工作。
目前，西北師范大學與無錫貝塔正同步推進第二代工程樣機“燭龍二號”的研發(fā)。第二代工程樣機搭載實用型全封閉碳-14微型核電池，預計年底完成封裝并測試。
近年來，西北師范大學聚焦國家重大戰(zhàn)略需求，積極開展原創(chuàng)性科技攻關，與企業(yè)、科研機構等建立緊密的合作關系，積極推動產(chǎn)學研合作。物理與電子工程學院蘇茂根、曹世權團隊瞄準核技術與應用這一關鍵領域，建立了低能激光離子源綜合實驗平臺，研發(fā)了具備完全自主知識產(chǎn)權的C-14核電池換能器件全套工藝技術，同時積極布局自動化C-13同位素快速檢測設備和同位素電磁分離器的研發(fā)工作，向建立C-14同位素閉式循環(huán)產(chǎn)業(yè)體系邁出了關鍵一步。此次C-14核電池“燭龍一號”的聯(lián)合研發(fā)是學校科教融合、產(chǎn)研協(xié)同的一項典范成果。
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