超级电池

2014年，有一条科技新闻多次登上各网站的“头条”：美国密苏里大学的一个能源研究团队对外宣布，他们开发出一种“超级电池”，可以装到汽车上，其提供的电量能让一辆汽车在不充电的状态下连续行驶数年。

在我们的印象里，电动汽车每天都需要充电，并且因为所存电量有限，电动汽车还常常无法长时间连续行驶。电池不耐用，是制约电动汽车发展的最大瓶颈。现在居然有一种“超级电池”不充电可以让汽车连续行驶数年，这是一种什么样的电池呢？

核电池vs核电站

这种“超级电池”的名字叫核电池！

用核能发电，大家耳熟能详的是“核电站”，现在蹦进耳朵的名字可是叫“核电池”呀。那么核电池是不是一座微型化的核电站呢？要弄清楚核电池与核电站的区别，我们不妨看看核电站和核电池各自的发电原理吧。

核电站的发电原理

核电站是把放射性元素放进一个“坚固的容器”里，这些放射性元素在衰变的过程中会释放出大量热能，这些热能把水加热，形成高压水蒸气，水蒸气再推动发电机发电。看来，核电站的发电原理和火力发电站的发电原理是相同的，只不过火力发电站是用煤炭燃烧把水加热的，核电站则是利用“原子能”把水加热的。如果不考虑“加热方式”的区别，核电站也算是火力发电站的一种。

核电池的发电原理

1818年，有位叫塞贝克的物理学家在实验时发现了一个奇特的物理现象。他把两段不同的金属棒用导线连接起来，形成一个电路，然后把其中一个金属棒加热到较高的温度时，电路中就产生了电流。

当时的物理学家都知道当金属棒“切割”磁力线的时候，电路中就会产生电流，并把这种现象称为“电磁效应”。人们就是利用了电磁效应发明发电机的。可是，塞贝克加热金属棒而产生的电流并非基于“切割磁力线”，那怎么会产生电流呢？

原来，这是由于两根金属棒之间存在着“温度差”。物理学上，把电路中两段金属棒因存在温度差而产生电流的现象就被称为“热电效应”。核电池就是利用热电效应而产生电流的。

核电池的构造可以简单地描述成这个样子：在一个密闭容器内放置两段半导体棒，用放射性元素包裹其中一段半导体棒，放射性元素会在衰变的过程中释放热量把这段半导体棒加热，使其成为一段“热棒”，而另一段半导体棒则不包裹放射元素，没有热量来加热它，所以它会成为一段“冷棒”。核电池内的“热棒”和“冷棒”存在温度差，如果把这两段有温度差的半导体棒用导线连接起来形成电路，那么就会产生电流。

核电站用电磁效应发电，而核电池则是运用热电效应来发电，这就是核电站和核电池的本质区别。

航天利器

热电效应的发现已经快有200年的历史，因此运用热电效应制造的核电池也并不是什么新科技产品。早在几十年前，科学家就已经研制出了核电池，只不过当时的核电池多用于航天设备之中，所以它一直是航天工程的利器。

1969年7月，美国“阿波罗11号”飞船降落在月球上。随后，航天员登上了月球。当时“阿波罗11号”飞船上安装了一个类似于核电池的装置，其发热功率相当于一个15瓦的灯泡。这个发热装置里填充的放射性元素为钚-238。之所以说它类似于一个核电池，是因为当时这个装置不是用来输出电流的，只是通过发热帮助飞船在月球上取暖用的，这个发热装置可以说是核电池的雏形。

“阿波罗12号”飞船加装了通过改进的发热装置，改进后的装置内部填充的放射性元素仍旧是钚-238，内部又加装了两个用于产生电流的半导体棒，让它成为了一个真正的“核电池”，当时它被称为SNAP-27A。“阿波罗12号”飞船携带的核电池重31千克，发电功率提升到60瓦，可持续输出电流达一年的时间。正是因为有了核电池，“阿伯罗12号”才完成了一系列高难度、用电量大的太空研究任务，这都得益于核电池为飞船提供了足够而持续的电力供应。

1976年，“海盗号”火星探测器通过漫长的太空旅行，成功地在火星上着陆并展开相关探测实验，也是得益于它上面装置了两个35瓦的核电池。2004年登陆火星的“勇气号”和“机遇号”也带着核电池踏上了太空的旅途，当这两个火星探测器到达火星后，关注者们发现这两个“小家伙”虽然工作很“繁忙”，但“精神头”却特别好，这是因为它们随身装置的核电池可连续供电14年。这种核电池的技术已经相当成熟，其提供电力的效率远远高于太阳能电池板的供电效率。

目前，有能力将核电池装置于航天器的国家有美国、欧盟、俄罗斯和中国。近些年来，中国的航天技术发展迅速，核电池也成为太空探索不可缺少的利器，比如“嫦娥三号”的月球车就装置了核电池作为电源。

宇宙无限广阔，人类对宇宙里的“秘密”有着强烈的好奇心，所以开始制造一些飞行器向更加深远的宇宙空间飞行。美国的“旅行者1号”探测器，目前创造了太空飞行史的辉煌纪录：它已经连续飞行了36年，现在距离地球有200亿千米远，已经飞行到了太阳系的边缘。它的目标是飞出太阳系，充当地球人的“宇宙使者”，负责向外星人传递人类信息。“旅行者1号”要完成这样的任务，需要继续飞行上百年，甚至上千年——“旅行者1号”携带的核电池，将工作到2025年。

飞入寻常百姓家

核电池技术在航天工业的“磨练”下，制造工艺越来越成熟，制造成本也越来越低廉，所以核电池最终将从航天技术转化为民用技术。就目前的情况来看，核电池“飞入寻常百姓家”的动作正越来越明显，因为普通人的生活空间里，或隐或现地有了核电池的身影。核电池进入普通生活，会给我们带来什么样的惊喜和改变呢？

手机可以不用充电了

生活中，每个人都经历过手机电量不足，需要不断充电的烦恼。如果有一个人拥有一个月都不用充电的手机，那肯定是令人欣喜的事情。可是现在给你一个能连续使用5000年都不需充电的手机，你肯定会惊讶万分吧。是的，核电池正由原来的“较大”向着“小型化”的方向发展，做到手机电池大小的模样已经指日可待，到时候手机里配上一块核电池，那么你的手机从此就可以不再充电，手机断电的烦恼也不会存在了。除了手机里可装配核电池，所有需要移动电源的电器都可以装配核电池，这些电器不用充电就可以随意使用5000年，那将是多么方便而惬意的事呀。

心脏手术不必重复做了

有些心脏病人需要在体内安装起搏器。可是安装了心脏起搏器的病人总有种担心：过几年后，起搏器的电量耗尽，又得重新手术，这真是让人害怕。如果给心脏病人的起搏器配备一块小型的核电池，那么“电力耗尽”的问题就可以避免了，可谓是一次手术终生无忧了。核电池的小型化，可以为许多“微型电机”提供足够的电力，而“微型电机”正是日后进入人体，维持人类生命的“主力军”，所以核电池注定会给人类生命带来强大的“保护力”，其在医学领域的应用前景非常广阔。

开一辆电动汽车周游世界

目前，电动汽车虽然很“前卫”，也很环保，但是电动汽车多是采用体积大、重量沉的化学电池，加上这样的化学电池寿命短，导致当前的电动汽车并没有得到用户的青睐，所以很难替代传统的燃油汽车。如果把核电池装到电动汽车上，电动汽车就会成为“高性能”汽车—重量轻，电力足，开着以核电池为电源的电动汽车，周游世界都不用充电，那可是一辆“永动汽车”呀。科学家预测，不久的未来，核电池必将普遍应用于电动汽车，到时每家拥有一辆不太需要维修、不用充电，且高效大功率、低成本的核电池汽车将不是梦想，开着核电池汽车周游世界将是一种新时髦。