西北師范大學(xué)：我國首款超長壽命碳-14核電池（燭龍一號(hào)）研制成功
發(fā)布時(shí)間：
2025-03-12
近日，西北師范大學(xué)聯(lián)合碳-14領(lǐng)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(shù)領(lǐng)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(dǎo)體材料的碳-14“燭龍一號(hào)”核電池研制成功，標(biāo)志著我國在微型核電池領(lǐng)域取得里程碑式進(jìn)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(yùn)，又彰顯持久供能特性。
作為西北師范大學(xué)與企業(yè)科教融合、產(chǎn)研協(xié)同的一項(xiàng)典范成果，“燭龍一號(hào)”歷時(shí)數(shù)年攻關(guān)研制，不僅是國際上首款以碳化硅半導(dǎo)體材料及高比活度C-14為基礎(chǔ)的高功率核電池，更實(shí)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(shí)產(chǎn)權(quán);三是“零排放能源革命”，以綠色低碳屬性推動(dòng)我國新能源產(chǎn)業(yè)鏈迭代升級。
“燭龍一號(hào)”攻克了高比活度C-14源制備和換能器件能量轉(zhuǎn)換率低、穩(wěn)定性差等關(guān)鍵技術(shù)難題。該電池短路電流達(dá)282nA，開路電壓2.1V，最大輸出功率433nW，由此計(jì)算的能量轉(zhuǎn)換效率突破8%。研發(fā)人員通過接入核電池儲(chǔ)能裝置模組后，驅(qū)動(dòng)藍(lán)牙射頻芯片向外發(fā)射信號(hào)并成功接收。目前，搭載“燭龍一號(hào)”的LED燈已持續(xù)工作近4個(gè)月，累計(jì)超過35000次脈沖閃爍。
這款核電池具有多項(xiàng)突破性優(yōu)勢，由于C-14的半衰期長達(dá)5730年，理論上碳-14核電池?fù)碛虚L達(dá)數(shù)千年的超長壽命。同時(shí)，該電池還具有在-100℃至200℃極端溫度適應(yīng)性及2200mWh/g超高能量密度，50年設(shè)計(jì)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(xué)核電池團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)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(lǐng)域，可為腦機(jī)接口、心臟起搏器等植入式設(shè)備提供永久能源;在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，可支撐萬億級傳感器網(wǎng)絡(luò);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(hù)保養(yǎng)的持續(xù)供電電池;在宇宙深空探測領(lǐng)域，可助力深空探測器持續(xù)工作。
目前，西北師范大學(xué)與無錫貝塔正同步推進(jìn)第二代工程樣機(jī)“燭龍二號(hào)”的研發(fā)。第二代工程樣機(jī)搭載實(shí)用型全封閉碳-14微型核電池，預(yù)計(jì)年底完成封裝并測試。
近年來，西北師范大學(xué)聚焦國家重大戰(zhàn)略需求，積極開展原創(chuàng)性科技攻關(guān)，與企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等建立緊密的合作關(guān)系，積極推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研合作。物理與電子工程學(xué)院蘇茂根、曹世權(quán)團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)核技術(shù)與應(yīng)用這一關(guān)鍵領(lǐng)域，建立了低能激光離子源綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研發(fā)了具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的C-14核電池?fù)Q能器件全套工藝技術(shù)，同時(shí)積極布局自動(dòng)化C-13同位素快速檢測設(shè)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(guān)鍵一步。此次C-14核電池“燭龍一號(hào)”的聯(lián)合研發(fā)是學(xué)校科教融合、產(chǎn)研協(xié)同的一項(xiàng)典范成果。
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