基本介紹
- 中文名：原子電池
- 原理：原子核放射能直接轉變為電能
- 放射性物質：鈽238、鉕147、鍶90
- 特點：壽命長、重量輕
- 又稱：核電池
原子電池即核電池，它是將原子核放射能直接轉變為電能的裝置。
有的原子電池是利用放射性同位素放出的射線產生熱量，根據溫差電現象通過熱電偶將其轉化為電能；也有的是利用射線作用於某些物質能發光的原理，先將輻射轉變為螢光，再使螢光作用於矽光電池產生電能。這種原子電池的結構，和太陽能電池基本相同，是比較常用的原子電池。
還有一種原子電池是由輻射β射線（高速電子流）的放射源，收集這些電子的集電器，以及電子放射源與集電器之間的絕緣體三部分組成。放射源一端因失去電子成為正極，集電器一端得到電子成為負極，於是在兩電極間形成電勢差。這種原子電池可產生較高的電壓，但電流較小。
常用作原子電池中的放射性物質有鈽238、鉕147、鍶90等。這種電池的突出特點是：壽命長、重量輕、不受外界環境影響、運行可靠。主要用於人造衛星、宇宙飛船、海上的航標與遊動氣象浮標，以及無人燈塔之中。也把原子電池作為人工心臟起搏器的電源，在醫療方面得到了套用。
自從1954年美國首先研製釙-210原子電池（電功率0.0018瓦）以來，已研製成各種各樣的原子電池。原子電池的工作原理用兩種：一是將放射性同位素衰變產生的熱能轉變成電能，這就是熱轉換型電池；二是將放射性同位素衰變 放出粒子的動能或它的次級效應轉變成電能，這就是動態換能型。目前研究最為成熟，並且已經實際用用的使靜態熱電型電池，又稱溫差型原子電池。它是利用 溫度變化產生電位差而發電。熱電偶轉換裝置結構簡單，尺寸小，重量輕，性能穩定，但轉換效率較低，只有5%～10%，這種電池功率比較小，只有幾瓦到幾百瓦。
原子電池不需陽光照射，不受電磁干擾，可以在失重、強風暴、極低溫等惡劣環境下工作，使用壽命長，因此可用作人造衛星、太空探測器的輔助源。美國“阿波羅”月面試驗站、“雨雲號”氣象衛星、“先驅號”木星探測器、“海盜號”火星登入器，都安裝了鈽-238同位素電池。
據2002年統計，美國在8顆人造衛星、5艘登月飛船，9個探測器等22個太空飛行器上，安裝了40台鈽-238同位素電池。鈽同位素電池重量輕、壽命長、安全可靠。月球上白天溫度高達102℃，晚上降到-150℃，晝夜高溫和嚴寒交替，變化幅度十分大，條件非常惡劣。而且，月亮上的夜晚要比地球上的夜晚長14倍。美國“阿波羅”登月計畫中，在月球上設定了5台鈽-238同位素電池，為25台儀器供電，使他們長期維持正常工作。
原子電池受航天事業的推動，取得了較大發展，主要表現在：一是功率有了較大提高，現在已出現近千瓦功率的原子電池；二是熱點轉換效率的提高。美國布希政府於2003年批准的耗資近10億美元的“普羅米修斯”計畫，其主要內容之一就是 發展新型高效率同位素電源系統。
