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玩家自制掌机核能电池,充电一周后却只能玩1小时?

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一机游戏菌 2021-07-28 18:46

核能,对于很多人来说从上世纪以外就是一种宛若魔法的力量。它危险,强大。是一种在炸弹和取之不尽能源的二相体。

虽然在义务教育和课外教育普及后,大家对核能的理解已经基本脱离欧美水平,走在世界前列,但还是有很多都市传说。比如日常被神话的放射性同位素电池,或者说:核电池。

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众所周知,掌机最大的优势就是可以随时随地玩,但是付出的代价就是其机能和续航性。所以常常会有人畅想,如果掌机之类的移动设备配备了核电池的话,是不是就可以十几,乃至几十年不充电了。

Ian Charnas,一位动手向的猛男工程师youtube就决定为自己的游戏机做一块核电池,来向大家展示核电池能做到什么地步。

得益于物理老师课题间的补充和互联网,很多人都知道核电站的本质其实还是一种量大劲猛的“烧开水”, 在核反应堆中引起核裂变,用热量将水煮沸,用蒸汽转动涡轮发电。作为科普向视频主,Charnas开场先是讲解了一下核电站的发电原理。

而一般说的核电池,基本上是指放射性同位素电池,收集放射性元素衰变过程中释放的能量转化为电能。而一般自制条件下的选择都是制作氚管然后和太阳能电池板组合成简易核电池。

氚不断发出微弱的β射线。当这种氚被封装在内部涂有磷光物质的玻璃管中时,它就变成了一直发光的氚管。弱β射线无法穿透氚管的玻璃,因此安全性很高,一般是用于钟面和钓具等各种场合,但是连上一个光电转换器后就可以转化成电能。

在一番半科普性质的制作后,Charnas完成了这枚“核电池”,并且测量了一下它的功率:

“1.5μW”

“也许有的观众不知道1.5微瓦是什么概念,我们一般只会用一个词形容它,‘菜’。它的输出功率只有千万分之十五瓦。”

“一台任天堂的Game Boy。使用四节 AA 电池运行的 Game Boy 的标准功耗为600毫瓦 ,也就是大约600000 微瓦,而我那台带有背光的 Game Boy 的实际测量约为100万微瓦。如果想要操作它,我需要六十六万多枚这样的原子电池,这是完全不现实的。”

利用核电池来供电的计划似乎直接宣告失败了,这样怎么行?于是Charnas翻箱倒柜,重新摸出了一台古董俄罗斯方块专用游戏机。这台游戏机的的功耗约为1000 微瓦,需求直接下降了1000倍,似乎可以考虑考虑了。

但是捆绑1000个电池还是很麻烦,得想个办法给它把这些微弱电量存起来。然而一般电容器的漏电流很大,完全不适合这样一点一点地储存非常微弱的电力。

然后他就找到了一款薄膜全固态电池CBC3150。虽然很稀罕,但是它会流失的电流很低,又小又方便,简直是作为辅助电容的绝配。

当场下单,开工,搞几片来作为核电池的储存电容。9mm×9mm,真的非常小,只能用镊子来操作。

但是这自然难不倒作为工程师的Charnas,他设计好了电路板,开着显微镜把薄膜电池挨个焊到了板子上。

一套操作后,由1块核电池和10个CBC3150薄膜电池组合成的自充电核电池组大功告成。

接下来就是静置它一个星期。根据Charnas的计算,充电一个星期的量大概也就够——玩上10分钟吧。

现在已经完全只是抱着要做一个核电池启动游戏机的态度来做了。

一星期过去了,Charnas期待的打开了游戏机的电源,屏幕正常启动!

然后在四五秒后就熄灭了。

不是,虽然已经通过数据计算证明手制核电池很拉胯了,但是也不至于这么拉胯吧?

一检查。啊,不好意思,原来是CBC3150薄膜电池出了问题,根本没有储存什么电量。

那没事了.jpg

没关系,Charnas准备了同款面板的薄膜固态电池EnerChip CBC050。

重新开始制作过程可以说是熟门熟路,轻松把将新制作的核电池单元装上了游戏机。

又是一个星期的充电时间过去了。

开机,计时,开始游戏。第二次核电池的使用测试在平稳的使用中度过。

最后的结果大大出乎意料,也许是因为封装好后的核电池封闭了外壳让光电转换器更好的收集了能量,也可能是新的薄膜电池足够给力。游戏机在充电一周后足足连续玩了55分钟才没电,四舍五入就是一个亿了。

当然还有大家对核电池最心心念念的辐射问题,为此,Charnas专门拿出了一台盖革计数器。结果是几乎没有测量到什么辐射。

在验证盖革计数器效果的过程中,可以看到划过地毯时的技术都高于这块自制核电池,其在封装后的辐射剂量甚至不如家里家具的自然辐射剂量。

其实以氚作为放射源的自制同位素电池早已不是什么新鲜的事。相关的民用专业产品也有不少,比如City Labs公司出品 NanoTritium同位素核电池早年都能直接在电商平台上买到,一手12000,二手6980的图不知道水了了多少年。

但是就算是这种工业产品,每个输出功率大概也就在120毫瓦左右,想要支撑Charnas的那台任天堂Game Boy需要整整6枚,甚至过了13年的半衰期后需求还得翻倍,有这钱,买点什么不好?

Charnas出这期视频,主要是以实践的形式对一般的民用同位素电池进行一种科普,上世纪原子朋克里那些一用几十年甚至上百年的核电池对于我们来说依然处于幻想之中。不过也许他这种源源不断充电加上额外电容的方式会成为新的路线呢。

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