用核废料制成“钻石电池”，可以让汽车跑100年？

2016 年 11 月 27 日，英国布里斯托尔大学的一组科研人员就曾宣称研制出一种人造钻石，当置于放射性场中时，它能够产生小电流，这项技术开发也是为了解决一些核废料、清洁发电和电池寿命等问题。

一块手机电池能连续使用 9 年而无需充电，一个电池组能让新能源汽车跑 100 年，一个电池模块能给心脏起搏器持续供电 28000 年。

这些超现实的说法，最近由美国加州一家名为 NDB 的能源公司提出，该公司表示，目前在纳米金刚石电池上成功进行了早期测试，使其更接近于实现。

这种令人惊奇的电池，其关键是，这种废料污染性极强，辐射能持续数千年，核电站设施每年都会大量产生，且在安全处理(掩埋和包装)方面构成越来越大的挑战。NDB 公司称，它可以通过从石墨核废料中提取碳 - 14，然后放进钻石内，当核废料衰变时，它与碳相互作用可以产生一个小电流。

根据耗电量的不同，这种无需充电的电池有可能使用很长时间，它有望用于为普通移动设备、医疗产品、卫星等供电，并可以为偏远地区提供能源。

不过，目前该公司还没有生产出产品原型，只是做了相关概念验证。NDB 首席战略官尼尔 · 奈克(Neel Naicker)表示：“想象一下，一个你一天都不用给电池充电的世界。一块电池能供电几十年将会怎样?这就是我们利用专有技术所能做到的。”

无疑，这种设想充满了诱惑力。在 NDB 官网上写道，到 2040 年重塑电力，并打造一个不用化石燃料的星球。

这个概念背后的基本原理其实并不新鲜，使用放射性同位素作为能量源在特殊设备中已非常成熟，例如现代的核动力潜艇、航空母舰，乃至火星车，已能够在没有安全问题的情况下制造电力。

但 NDB 利用核废料发电的说法，还是在科技界引起了谨慎的怀疑，例如：

“NDB 谈到了正在开发中的低功率和高功率版本的电池，但在我们看到一些实际产品和输出数据之前，这些说法仍然模糊不清，没有证据，它们只是空谈。”

“这一切听起来都很棒，但还有一个关键因素被忽略了…… 这些设备的功率密度是多少?”“这种电池的功率密度极低，远低于锂离子电池等化学电池。”

不过，NDB 方面表示，一旦疫情相关的隔离措施得到缓解，他们将开始研制原型，并希望在两年内制造出来。

据官方资料披露，NDB 钻石电池概念的证明由剑桥大学物理学家、2019 年物理研究所牛顿奖章获得者、半导体之父迈克尔 · 佩珀爵士(Sir Michael Pepper)领导。在此过程中，NDB 的专利电池实现了充电 40% 的突破，核心技术是其专有的纳米金刚石表面处理的结果，它能有效地从钻石中提取电荷。

而类似这种把核废料封装在钻石里的电池，也不是首次被提出，一直存在较大争议。

传统发电机是驱动转子在定子中旋转， 做切割磁力线的运动，从而产生电流;与此路径不同，人造钻石只要放在靠近放射源的地方就能产生电荷。

该研究的主要参与者之一，布里斯托尔大学材料教授汤姆 · 斯科特(Tom Scott)表示：“这里没有涉及运动部件，不产生排放物，也不需要维护，就是直接发电。通过将放射性物质封装在钻石中，我们就能将长期存在的核废料问题，转化为核动力电池和清洁能源长期供应。”

当时的研究小组展示了一种使用镍 - 63 作为辐射源的钻石电池原型。后来，他们致力于通过使用碳 - 14 来显著提高效率，碳 - 14 是一种放射性的碳，产生于核电站反应的石墨块中。布里斯托尔大学的研究表明，放射性碳 - 14 集中在这些块体的表面，使得对其进行处理以除去大部分放射性物质成为可能。

提取出来的碳 - 14 随后被封装进钻石中，制成核废料电池，英国目前拥有近 9.5 万吨石墨块，通过从中提取碳 - 14，其放射性降低，减少了安全储存这些核废料的成本和挑战。

布里斯托尔大学化学学院的尼尔 · 福克斯(Neil Fox)博士曾解释说：“之所以选择碳 - 14 作为源材料，是因为它发出短程辐射，任何固体材料都很快吸收这种辐射。这会使摄入或接触裸露的皮肤变得危险，但安全地将其置于钻石内，任何短程辐射都无法逃逸。”钻石是人类已知的最坚硬的物质，也是核废料电池的最佳外壳材料。

汤姆 · 斯科特和尼尔 · 福克斯还创立了一家名为 Arkenlight 的公司，探索将其核动力电池商业化，计划在 2024 年推出首批商用核电池。

不过，有人担心这种核废料电池即便能实现，也可能会造成更分散或更危险的核污染，毕竟它会存在于我们的家庭和生活之中;但也有人认为，将核废料回收制成电池的想法完全不靠谱，有一个关键问题是无法抑制 C-14 的核衰变，因此电池将连续发电，电池会随之持续升温，故而需要主动冷却装置。

该电池永远无法为手机或电动汽车供电，因为它根本无法关闭，只能将功率输出限制为毫瓦。至于这种同样科幻的 “钻石电池” 距离能实际应用还有多远，可以拭目以待。