南澳洲公司研發 3D 列印核能電池 解決長期能源需求問題

在海洋深處或太空真空中,技術面臨的一個主要威脅便是電池的耗竭。來自南澳大利亞的一家工程公司 entX 現在正致力於解決這一能源問題,透過 3D 打印技術製造可在多年內無需充電的核電池。該公司正將其 GenX Betavoltaic Power Generator 從實驗室原型轉變為商業化產品,並與阿德萊德大學合作進行開發。

該項目耗資 180 萬美元(約 HK$ 1,404 萬),是增材製造如何將突破性研究轉化為可大規模生產的明確例子。增材製造合作研究中心的董事總經理 Simon Marriott 表示:「通過支持從實驗室原型到整合生產的轉變,AMCRC 正在幫助澳大利亞創新者更快、更低風險地將世界領先技術推向市場。」

在沒有陽光照射和人類無法到達的環境中,標準電池最終會失效。無論是巡邏深海的無人機還是埋藏在偏遠沙漠中的傳感器,缺乏加油和太陽能的供應會造成電力瓶頸,限制任務的持續時間和距離。研究人員將 GenX 描述為「下一代核電池」。它利用增材製造技術將前所未有的能量密度壓縮進一個緊湊且超堅固的框架中。

標準的核發電機,如為火星探測車提供動力的設備,通常是笨重的熱引擎,依靠衰變的鈽釋放的熱量來產生電力。而 GenX 則不同,它使用了貝塔伏特技術。entX 總經理 Scott Edwards 博士表示:「GenX 徹底改變了可能性。通過重新設計貝塔伏特裝置為超薄的增材製造設備,我們實現了之前無法達到的功率密度,並使全新的任務型態成為可能。」

GenX 將 3D 打印與精密薄膜沉積相結合,該方法將納米級的金屬和半導體層層堆疊成複雜的結構。這一過程從基礎開始建造高性能的能量「三明治」,使得超薄的貝塔伏特薄膜打破了現有的功率基準,並將表面工程轉變為逐層構建的方法。幫助開發 GenX 原型的 Drew Evans 教授表示:「這不是一個漸進的改進,而是一個真正的變革。」他補充說,通過將新穎的半導體沉積方法與增材製造和表面工程相結合,我們已經展示了功率密度是傳統方法無法實現的貝塔伏特裝置。

在接下來的 14 個月內,entX 和阿德萊德大學將把他們的實驗室原型擴展為商業級生產線。為了縮小核能與現場安全之間的差距,團隊正利用 3D 打印技術創建定制的輻射屏蔽。這些精密工程的外殼如同保護服,能夠安全地安裝在從衛星到潛水器等各種設備中。

如果一切順利,澳大利亞預計很快將推出全球首個高功率貝塔伏特演示機。Evans 教授表示:「這將解鎖在太空、國防和偏遠系統中的新應用,並在戰略重要技術領域建立主權能力。」隨著全球對長期、無需維護的電力系統需求的增加,GenX 展示了增材製造如何使全新類別的產品成為可能,將澳大利亞的研究優勢轉化為全球競爭力的製造結果。

在國防領域,這意味著可以埋藏多年仍能持續傳輸數據的隱蔽傳感器,而不會因嘈雜的發電機暴露其位置。在太空中,這意味著可以在殘酷的兩週月夜中存活的探測車,因為此時太陽能板將失去效用。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。