Современная электроника №3/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 3 / 2024 энергии и заряда . Технология замены лигандов при комнатной температу - ре облегчает данный процесс , а нано - гибридные материалы с квантовыми точками разработчики РЭА использу - ют не только для создания фотоволь - таических элементов или светодиодов , но и для сложных полупроводниковых структур как основы новейших высо - кочувствительных сенсоров . РИТЭГ и специальные элементы питания Предтечей новых разработок был запущенный в серийное производ - ство в СССР радиоизотопный тер - моэлектрический генератор РИТЭГ . Он работал на бета - частицах стронция -90 по термоэлектрическо - му принципу , почти как термопа - ра : между холодным и разогретым от активного источника полюса - ми - контактами возникала разность потенциалов ( напряжение ), при под - ключении нагрузки создавалась клас - сическая электрическая цепь с посто - янным родом тока . Интересно , что для безопасной утилизации послед - них РИТЭГов с автономных антар - ктических метеопостов в 2015 году снаряжали полярную миссию . Пока же необслуживаемые метеостанции в труднодоступных районах питают электроэнергией от возобновляемых источников ветра и солнца . КПД и перспективы изделий Коэффициент полезного действия РИТЭГ не превышал 6%. В рассма - триваемом прототипе изотопной бата - реи он в 2,5 раза больше . Специальные термо - фотоэлементы , преобразующие свет ближнего диапазона ИК - спектра в электрический ток , дают такой эффект , что энергии тратится меньше [4]. Мож - но сказать , батарея « сама себя эконо - мит » и является аккумулятором для своей же энергии . На рис . 3 показаны разъёмы , которые свидетельствуют об экспериментальном образце и продол - жающихся исследованиях и тестах – для метрологического замера разных характеристик изделия . Теплопрово - дность в сердцевине изделия отсут - ствует , а в перспективе добиваются , чтобы максимум возможной энергии альфа - распада переходил в излучение . Притом что нормальное атмосферное давление чуть больше значения 1 бар , в рабочей камере изделия надо добить - ся давления внутри примерно в 1/1 000 000 ( одну миллионную ) мил - либара . Нагрев рабочей зоны капсу - лы имитирует ТЭН , поэтому вакуум в рабочей камере нужен для исключе - ния конвекционных потерь . По теме РИТЭГ уместно вспомнить , что тепло , как неизменный спутник процесса радиоактивного распада , уже является условием возникновения электрического тока после соответству - ющего преобразования . Для иллюстра - ции этого тезиса уместно вспомнить принцип работы элементов Пельтье ; кроме прочего , ими комплектуют - ся электронные устройства охлажде - ния : кулеры , пурифаеры и др . На рис . 4 представлен внешний вид маломощ - ного элемента Пельтье . Из истории автономных элементов питания История автономных элементов питания по - своему любопытна . Древ - няя багдадская ( она же парфянская ) электрическая батарея была похожа на глиняный горшок , внутрь которо - го вставлен и зафиксирован полый цилиндр из меди . По центру , так , что - бы тот не соприкасался со стенками трубы , установлен металлический ( железный ) стержень . Конструкция закрывалась пробкой из битумной смо - лы . Внешний вид старинной парфян - ской электрической батареи представ - лен на рис . 5. Подобных артефактов при раскоп - ках найдено несколько . Местом обна - ружения стало древнее поселение Худ - жут Рабу неподалеку от Багдада , где в 1936 году велись археологические рас - копки . Возраст городища оценивается примерно в 2000 лет , оно было постро - ено в Парфянскую эпоху предположи - тельно между 250 г . до н . э . и 224 г . н . э . Согласно предположению немецкого археолога Вильгельма Кенига , выдви - нутому в 1938 году , предназначение сосуда было тем же , что у современ - ного электрического аккумулятора . За загадочным артефактом прочно закрепилось название « багдадская батарейка ». Вероятность гипотезы подтверждена экспериментами , про - ведёнными после Второй мировой войны Уиллардом Греем , исследовате - лем компании « Дженерал Электрик ». Исследователь соорудил копию пред - полагаемой батарейки ; после напол - нения её электролитом Грей выяснил , что устройство является источником электрического тока с напряжением примерно 2 В [2]. Если это действи - тельно так , то древние люди впол - не могли пользоваться источниками питания с существенно более высоким напряжением , если включали подоб - ные сосуды в последовательную элек - трическую цепь и извлекали из неё , к примеру , 220 В . Что касается альтернативных элек - трических батарей , работающих по принципу химической реакции , умест - но вспомнить и такой вид химических источников тока , как батареи для аква - торий . Пример подобной электриче - ской батареи представлен на рис . 6. Одними из особенных и заслуживаю - щих внимания химических источников тока являются специальные водоакти - Рис . 4. Внешний вид маломощного элемента Пельтье Рис . 5. Прообраз современной электрической батареи