ナノダイヤモンドバッテリー:このダイヤモンドは永遠かもしれない
ナノダイヤモンド電池は、その概念が初めてブリストル大学の研究者によって詳細に説明されたもので、 2016年11月25日にウィルズ・メモリアル・ビルディングで開催されたキャボット・インスティテュートの年次講演において発表され、その実現が着実に近づいています。
そして4年後の今、カリフォルニアを拠点とする企業が実際に動作する試作品を開発中です。
「カリフォルニアの企業NDBは、同社のナノダイヤモンド電池が小型の原子力発電機のように機能し、エネルギーの常識を完全に覆すと述べています。エネルギー密度の比較においてあらゆる製品を圧倒し、充電を一切必要とせずに10年から28,000年もの間使用できます。リチウムイオン電池よりも高い出力密度を実現します。ほぼ破壊不可能で、電気自動車の事故時にも完全に安全です。そして電気自動車などの一部の用途では、これほど大きな利点があるにもかかわらず、現在のリチウムイオン電池パックよりもかなり安価になる見込みです」と New Atlasは指摘しています。
この電池は、少量の核廃棄物、すなわち黒鉛製の原子炉部品を使用しており、 放射性同位体である炭素14を豊富に含んでいます。
「NDBはこの黒鉛を取り出して精製し、微小な炭素14ダイヤモンドを作り出すために使用します。このダイヤモンド構造は半導体およびヒートシンクとして機能し、電荷を集めて外部へと伝えます。放射性の炭素14ダイヤモンドは、安価で非放射性、かつ実験室で作られた炭素12ダイヤモンドの層で完全に包まれており、この層がエネルギー粒子を封じ込め、放射線漏れを防ぎ、超硬質で改ざん防止の保護層として機能します」と、同社はNew Atlasに語っています。
当初は電気自動車(EV)や航空宇宙用途など、多くの新技術における電池需要への答えになると考えられていましたが、New Atlasの調査によると、現在この電池は炭素14ダイヤモンド自体が生成する電力ではなく、スーパーキャパシタから電力を得ていることが判明しました。
ダイヤモンド構造は半導体およびヒートシンクとして機能し得るものの、NDBの設計によってそれは「充電を一切必要としない、電池の形をした極小の発電装置」となります。NDBによれば、これは現行のリチウム電池と価格競争力があり、時にはそれよりも大幅に安価になるとのことです。この方程式を後押ししているのは、もともとの核廃棄物の一部の供給業者が、それを引き取ってもらうためにNDBに料金を支払うという事実です。
同社によれば、NDB電池から出る放射線レベルは人体自体が発する放射線レベルよりも低く、そのためさまざまな用途において完全に安全に使用できるとしています。
これらの電池の可能性への期待は、炭素排出を削減できる点と長寿命である点にあり、これは拡大し続ける電気自動車の需要において大いに歓迎されるものです。
「一日中バッテリーを充電する必要がない世界を想像してみてください。それを1週間、1か月……いや、数十年ではどうでしょうか?それこそが、この技術によって私たちが実現できることなのです」と、NDBの広報担当ニール・ナイカー氏は述べています。
ユネスコ・チェアであり、ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの教授であるジョン・ショウ=テイラー氏は、この技術が環境への影響とエネルギーコストの大幅な削減にもたらす可能性に注目しています。
NDBは2年以内に低出力の商用試作品を完成させたいとしていますが、現在は新型コロナウイルスの世界的流行の影響で同社の施設は閉鎖されています。