周沫

2014年，有一條“科技新聞”多次登上各家科技門(mén)戶網(wǎng)站的“頭條”——美國(guó)密蘇里大學(xué)的一個(gè)能源研究團(tuán)隊(duì)對(duì)外宣布，他們開(kāi)發(fā)出一種“超級(jí)電池”，可以裝到汽車(chē)上，其提供的電量可以讓一輛汽車(chē)在不充電的狀態(tài)下連續(xù)行駛數(shù)年。

在我們的印象里，電動(dòng)汽車(chē)每天都是需要充電的，并且因?yàn)樗骐娏坑邢?，電?dòng)汽車(chē)還常常無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)行駛。電池不耐用，是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的最大瓶頸?，F(xiàn)在居然有一種“超級(jí)電池”不充電就可以讓汽車(chē)連續(xù)行駛數(shù)年，這是一種什么電池呢？其實(shí)，這種“超級(jí)電池”有個(gè)官方名字叫做核電池，它是靠核能來(lái)發(fā)電的。

利用“熱電效應(yīng)”發(fā)電

大家耳熟能詳?shù)氖呛穗娬?，現(xiàn)在蹦進(jìn)耳朵的名字可是叫核電池呀。那么核電池是不是一座微型化的核電站呢？要弄清楚核電池與核電站的區(qū)別，我們不妨看看核電站和核電池各自的“發(fā)電原理”吧。

核電站的發(fā)電原理：把放射性元素放進(jìn)一個(gè)“堅(jiān)固的容器”里，這些放射性元素在衰變的過(guò)程中會(huì)釋放出大量熱能，這些熱能把水加熱，形成高壓水蒸氣，水蒸氣再推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。由此可見(jiàn)，核電站是利用原子能把水加熱的。

核電池的發(fā)電原理：1818年之前，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了“電磁效應(yīng)”，1818年之后有一位名叫塞貝克的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了“熱電效應(yīng)”。 塞貝克把兩段不同的金屬棒用導(dǎo)線連接起來(lái)，形成一個(gè)電路，然后把其中一個(gè)金屬棒加熱到較高的溫度時(shí)，電路中就產(chǎn)生了電流。他進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，只要兩根金屬棒之間存在“溫度差”，就能在兩根金屬棒連接成的電路中產(chǎn)生電流，從此科學(xué)家又掌握了一種全新的“發(fā)電”方法。核電池就是用“熱電效應(yīng)”形成的：在一個(gè)密閉容器內(nèi)放置A、B兩段半導(dǎo)體棒，用放射性元素包裹A，放射性元素在衰變的過(guò)程中釋放熱量，把A加熱，使其成為“熱棒”，B則不包裹放射元素，成為“冷棒”，這樣A、B兩段半導(dǎo)體棒之間就會(huì)長(zhǎng)期存在溫度差，用導(dǎo)線將A、B連接起來(lái)形成電路，就能源源不斷地長(zhǎng)時(shí)間“生電”了。

航天事業(yè)的利器

“熱電效應(yīng)”的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有了200年的歷史，所以基于“熱電效應(yīng)”制造的核電池也并不是什么“新科技”產(chǎn)品。早在幾十年前，科學(xué)家就已經(jīng)研制出實(shí)用的核電池，只不過(guò)核電池多用于航天設(shè)備之中，所以核電池一直是航天工程的利器。

1969年7月21日，美國(guó)阿波羅11號(hào)飛船飛抵月球，完成了人類(lèi)登上月球的夢(mèng)想。當(dāng)時(shí)阿波羅11號(hào)飛船安裝了一個(gè)類(lèi)似于核電池的裝置，其發(fā)熱功率相當(dāng)于一個(gè)15瓦的燈泡。這個(gè)發(fā)熱裝置里填充的放射性元素為钚-238。之所以說(shuō)它類(lèi)似于一個(gè)核電池，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)這個(gè)裝置不是用來(lái)輸出電流的，只是通過(guò)發(fā)熱幫助飛船在月球上取暖用的，這個(gè)發(fā)熱裝置可以說(shuō)是核電池的雛形。

1976年，“海盜號(hào)”火星探測(cè)器通過(guò)漫長(zhǎng)的太空旅行，在火星上成功著陸并展開(kāi)相關(guān)探測(cè)試驗(yàn)，也是得益于它上面裝置了兩個(gè)35瓦的核電池。2004年登陸火星的“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)也是帶著核電池踏上“太空旅途”的，當(dāng)這兩個(gè)火星探測(cè)器到達(dá)火星后，關(guān)注者們發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)“小家伙”雖然工作很“繁忙”，但是“精神頭兒”特別好，這是因?yàn)樗鼈冸S身裝置的核電池可連續(xù)供電14年。這種核電池的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其提供電力的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于太陽(yáng)能電池板的供電效率。

美國(guó)的“旅行者1號(hào)”行星探測(cè)器，目前創(chuàng)造了太空飛行史的輝煌紀(jì)錄。它已經(jīng)連續(xù)飛行了36年，現(xiàn)在距離地球有200億千米遠(yuǎn)，已經(jīng)飛行到太陽(yáng)系的邊緣，它的目標(biāo)連續(xù)飛行一千年，飛出太陽(yáng)系，在廣闊的宇宙間探索人類(lèi)未知的秘密?！奥眯姓?號(hào)”配備的高能核電池，足可以支持它完成在太空間的“千年之旅”。

漸入普通生活

核電池技術(shù)在航天工業(yè)的“磨煉”下，制造工藝越來(lái)越成熟，制造成本也越來(lái)越低廉，所以核電池最終將從航天技術(shù)轉(zhuǎn)化為民用技術(shù)。就目前的情況來(lái)看，核電池“飛入尋常百姓家”的動(dòng)作正越來(lái)越明顯，因?yàn)槠胀ㄈ说纳羁臻g里或多或少地有了核電池的身影。核電池進(jìn)入普通生活，會(huì)給我們的出行方式帶來(lái)意外的驚喜。

目前，電動(dòng)汽車(chē)雖然很“前衛(wèi)”，也很環(huán)保，但是電動(dòng)汽車(chē)多是采用體積大、重量大的化學(xué)電池，加上這樣的化學(xué)電池壽命短，導(dǎo)致當(dāng)前的電動(dòng)汽車(chē)并沒(méi)有得到普通用戶的青睞，電動(dòng)汽車(chē)可謂“叫好不叫座”，很難替代傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)。如果把核電池裝到電動(dòng)汽車(chē)上，電動(dòng)汽車(chē)果真就會(huì)成為“高性能”汽車(chē)，它重量小，電力足?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，到21世紀(jì)中葉，核電池將普遍應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)，屆時(shí)每家擁有一輛不太需要維修、不用充電，且大功率、低成本的核電池汽車(chē)將不是夢(mèng)想，開(kāi)著核電池汽車(chē)周游世界將是一種新時(shí)髦。開(kāi)著以核電池為電源的電動(dòng)汽車(chē)，周游世界一輩子都不用充電，那可是真正的“永動(dòng)汽車(chē)”呀。到時(shí)候，加油站是不是都要關(guān)閉了呢？汽車(chē)不燒汽油了，環(huán)境不就更美了嘛，開(kāi)著環(huán)保核電池汽車(chē)就能看到更多更美的風(fēng)景，真愜意呀。

當(dāng)然，核電池不僅能裝到汽車(chē)上，還可以裝到手機(jī)上。手機(jī)用了核電池，連續(xù)使用五千年都不需要充電。心臟起搏器如果使用核電池供電，可以讓起搏器一次性植入人體，終生都無(wú)“斷電”之憂了。核電池小型化之后，應(yīng)用前景將非常廣闊，我們的生活將因核電池變得更加美好。