Ehm.... dat 1W ding waar ze aan werken gaat echt groter zijn dan een AA batterij. het gaat om 10000x meer vermogen uit een schat ik 4x zo groot volume. Denk niet dat dat gaat lukken.
Het ontwerp van Betavolt is trouwens gebaseerd op een russisch ontwerp uit 2018 dat een vermogen leverde van 10 microwatt/cm3. Het Betavolt ontwerp is dus een factor 9 efficienter. Het gaat hier om Ni-63 tussen 2 heel dunne laagjes diamant.
Maar laten we eens gaan rekenen en de natuurkundige theorie er bij pakken. Lekker factchecken.....
Het bedrijf het betavolt, laten we er dus maar van uit gaan dat ze (het meer efficiente) betavoltaic proces gebruiken. Hierbij worden beta-deeltjes (electronen) direct omgezet in stroom. Dit wordt ook bevestigd door de wikepedia pagina
Wikipedia: Betavoltaic device. Dit is trouwens een process vergelijkbaar aan dat in zonnecellen....
Op die wikipedia pagina staat ook dat ze als bron Ni-63 gebruiken. De afmetingen zijn 1,5*1,5*0,5=1,125cm3
Laten we uitgaan van het gunstigste geval dat het hele ding van nikkel is (is niet zo). De dichtheid is dan 8,9 g/cm3. We hebben dan 1,125*8,9=10g nikkel delen door 63 levert 0,16 mol nikkel waar je mee begint.
Zoeken we het vervalpad van Ni63 richting koper op, dan gaat dat in 1 stap onder uitzending van 1 beta-deeltje met een energie van gemiddeld 17keV. Stel dat alle nikkel vervalt in 50 jaar (is niet zo, halfwaardetijd van Ni-63 is 100 jaar), dan vervalt per seconde 0,16/(50*365*24*60*60) = 1,01*10-10 mol Ni-63, en komt er dus 1,01*10-10 * 6,02*10+23 * 17000 = 1,03*10+18 eV per seconde vrij in de vorm van beta deeltjes. eV/s kun je omrekenen naar W door te delen door 6,24*10+18 = 0,165W oftewel 165mW.
Echter, net als bij zonnecellen is er een maximaal theoretische efficiëntie. Deze bereken je door de band-gap van het materiaal te delen door de electron-hole pair creation energy. Hier heb ik naar moeten zoeken.
Band gap voor diamant = 5,45 (
https://www.sciencedirect...cle/pii/S1369702107703498)
EHP creation energy = 11 (gemiddelde van de teoretische waarden in deze grafiek:
https://www.researchgate....-left-side_fig10_27428104)
max theoretische efficiëntie is dan = 5,45/11 0,50 (50%). Neem je deze factor mee kom je op een maximaal haalbaar vermogen van 83mW bij volledige omzetting in 50 jaar (wat niet kan omdat de halfwaardetijd 100 jaar is.....).
Conclusie: de claims van Betavolt zijn geloofwaardig.
Gaan we nu met dit getal van 83mW verder rekenen, gewoon voor de lol om te kijken hoe groot een 1kW versie moet worden bij dit absoluut niet te halen vermogen uit het volume van het prototype van 1,125cm3.
(1,00*10+3 * 1,125)/ 83*10-3=15,1*10+3 cm3 = 15,1 liter. Voor zelfs maar langzaam bijladen wil je denk ik wel 5kW hebben, dus 75,5 liter
De beste Li-ion accus hebben een energiedichtheid van 0,400kWh/liter. Een standaard 77kWh long range accu is dus minimaal 77/0,4 = 193 liter.
N.B. compartmentaliseren is niet nodig. Wanneer je een "laadspanning" op een accu zet, en je gaat tegelijk stroom vragen van die accu dan wordt die laadstroom gebruikt en aangevuld met de accu voor zo ver nodig. Hier hoef je niets voor te doen (je kun je telefoon toch ook gewoon gebruiken terwijl je hem oplaadt?). Effectief gaat het verbruik dus met 5kW omlaag. Voor onze auto ga je dan van 500 naar 700 km bereik. Dit gaat wel ten koste van 75 liter; hier had ik ook een li-ion accu in kunnen stoppen van 75*0,4=30kWh. Deze 30kWh levert me eenzelfde uitbreiding van de range op....... Let wel, dit is gerekend met het absoluut niet realistische eerder berekende max vermogen van die Betavolt batterij.....
Goed regelgeving van radio-isotopen hebben we het eerder over gehad. Dit spul is streng gereguleerd, en wanneer er wat zoek raakt is de hele politie en veiligheidsdiensten in paniek. Ik herinner me dat een aantal jaar een afgedankte kobalt? cel van een tandarts? een poosje zoek was...... nucleaire batterijen voor civiel gebruik gaan echt niet toegestaan worden wanneer ze relatief eenvoudig toegankelijk zijn.
Er is trouwens nog een ander probleem: het betavoltaisch materiaal dat gebruikt wordt is kristallijn diamant..... Dit opschalen naar grotere vermogens wordt een hele dure grap, en maakt die dingen ook erg in trek voor partijen die minder zuivere bedoelingen hebben. Dat diamant kan je natuurlijk vervangen voor silicium, maar wel tegen flink mindere opbrengst.