Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) стали бесценным решением для космических аппаратов, обеспечив им многолетнюю работу в глубинах Солнечной системы. США, Китай, СССР и Россия успешно использовали и используют РИТЭГи десятилетиями. В Южной Корее технологию впервые реализовали в 2022 году, и намерены широко внедрить её в практику в последующие годы, чему обязалась всесторонне помочь компания LG Innotek.

Источник изображения: KAERI

«Исследования по разработке атомных батарей в качестве стабильного источника энергии для освоения космоса принесли свои плоды, — сказал представитель Корейского научно-исследовательского института атомной энергии (KAERI). — Однако остаётся ограничение, заключающееся в зависимости от импорта основных компонентов батарей. Недавно государственный и частный секторы объединили усилия, чтобы преодолеть это ограничение».

Институт KAERI и компания LG Innotek подписали меморандум о сотрудничестве в сфере разработки технологий, материалов и производственных процессов, для создания независимого от импорта производства радиоизотопных термоэлектрических генераторов (батарей) в Южной Корее. Генераторы РИТЭГ вырабатывают энергию в процессе распада изотопов, превращая тепловую энергию в электрический ток.

Институт KAERI сосредоточится на разработке технологии производства мощных термоэлектрических устройств, в то время как LG Innotek, которая специализируется на производстве и продаже термоэлектрических материалов, сфокусируется на разработке высокоэффективных термоэлектрических материалов для преобразования энергии в составе РИТЭГ, для чего также создаст внутреннюю цепочку поставок.

В соответствии с договорённостью, партнёры будут сотрудничать в разработке дизайна, технологических процессов и технологий оценки термоэлектрических элементов для атомных батарей. Они также будут сотрудничать в области проектирования, синтеза и обработки термоэлектрических материалов для термоэлектрических элементов, обеспечивая переход к отечественному производству термоэлектрических элементов.

«Для обеспечения независимых технологий освоения космоса в будущем зависимость от импорта ключевых компонентов является проблемой, которая должна быть решена, — заявили в KAERI. — В новую космическую эру мы будем активно сотрудничать с частными компаниями, чтобы на ранних этапах обеспечить безопасность основных технологий ядерных батарей. Мы внесём свой вклад, чтобы наша страна могла возглавить международное сотрудничество в области освоения космоса».

Исследователи из Университета Тохоку представили экологически безопасную одноразовую воздушно-магниевую батарейку. Для её активации нужна только обычная вода. В основе батареи лежит магний, который взаимодействует с водой и воздухом (кислородом). Такую батарею легко утилизировать, а использоваться она может для диагностических и носимых устройств.

Источник изображения: Tohoku University

В публикации учёные рассказали о разработке и тестировании высокоэффективной бумажной батареи, активируемой водой. Она использует нейтральный электролит и безопасный высокоэффективный электрокатализатор AZUL на основе пигмента. Бумажная батарея была изготовлена путём приклеивания фольги из магния (Mg) к бумаге и формирования катодного катализатора, а также газодиффузионного слоя (GDL) непосредственно на противоположной поверхности батареи.

Изготовленная таким образом бумажная батарея обеспечила напряжение постоянного тока 1,8 В. Плотность тока достигла 100 мА/см², а максимальная выходная мощность составила 103 мВт/см². Отдельно была проверена и подтверждена безопасность материалов, используемых в бумажной батарее. Кроме того, учёные на примерах показали применение экспериментальной батареи в носимых сенсорных устройствах, таких как пульсоксиметр (датчик SpO₂) и GPS-регистратор.

Источник изображения: The Royal Society of Chemistry 2024

Самым сложным в разработке было создать капиллярный механизм насыщения батареи водой в процессе активации, чтобы магний начинал взаимодействовать с водой и отдавать электроны и ионы. Учёные с этой задачей справились и считают, что для целого ряда сфер применения воздушно-магниевые батареи подойдут лучше литиевых.