核电池技术距离走进百姓家相当遥远

核电池是将放射性同位素（电影中的核电池用的是钚）衰变放出的载能粒子所蕴含的能量转变为电能的装置。举例来说，美国的好奇号火星车的动力是由一台多任务放射性同位素热电发生器供给能源。这台发电机本质上是一块核电池，它可以将热能转化为电能。它主要包括两个组成部分：一个装填钚-238二氧化物的热源，以及一组固体热电偶，它们可以将“钚-238”产生的热能转化为电力。

核电池在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式，向外放出比一般物质大得多的能量。

这个过程有两个特点：一是蜕变时放出的能量大小、速度，不受外界环境中的温度、化学反应、压力、电磁场的影响，因此，核电池抗干扰性强，工作准确可靠；另一个特点是蜕变时间很长，这决定了核电池可长期使用。

核电池可分为高电压型和低电压型两种类型。高压型核电池利用发射源发射的带点粒子产生的电势差产生电流，虽然这种核电池的电压可以高达150千伏，但电流最大只有10A。低压型核电池的电压则很低，只有几十mV至1V。比如温差式核电池是属于低电压型核电池，目前，低电压型核电池使用的更为广泛。

温差核电池也被叫做“放射性同位素温差发电器”，它是同位素放射出的载能粒子直接转变为电能的装置，是由一些性能优异的半导体材料，如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等，把许多材料串联起来组成，再加上一个合适的热源和换能器，在热源和换能器之间形成温差才可发电。

温差发电的原理是热电转换效应，该效应于1821年由德国科学家塞贝克发现，因此也被称为塞贝克效应——由两种材料组成的回路，当接点温度不同时，电路中会产生电流。

那塞贝克效应的原因还在呢？

热端金属中的自由电子的平均动能是高于冷端的，因此，相对于冷端的自由电子流向热端的速度，热端的自由电子会以更高的速度流向冷端，从而产生从热端流向冷端的净电子流，导致冷端的电子积累，进而产生内建电场，阻碍电子进一步积累，并最终达到平衡状态。

核电池的核心是换能器。目前常用的换能器叫静态热电换能器，它利用热电偶的原理在不同的金属中产生电位差，从而发电。它的优点是可以做得很小。在外形上，核电池虽有多种形状，但最外面部分大都由合金制成，起保护电池和散热的作用；次外层是辐射屏蔽层，防止辐射线泄漏出来；第三层是换能器，在这里热能被转换成电能；最后是电池的心脏部分，放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量。

大型的核电池，主要用于军事、工业、深海设施和航天。在军事上，核电池已经为一些装备提供能源，比如海下声纳、水下监听器的电源。在航天领域，阳光太弱、宇宙射线过强会导致太阳电池失效，只有核电池能长期可靠的工作。在工业上，核电池可以在终年积雪的高山、遥远荒凉的孤岛、荒无人烟的沙漠等地区使用。在深海设施方面，如各种海下科学仪器与海底油井阀门的开关和海底电缆中继器等，核电池不仅能耐5~6km深海的高压，安全可靠地工作，而且可以几十年不跟换。不过，无论是高压型核电池还是低压型核电池，都存在问题，前者电流偏小，后者电压偏小，都只能在特定的一些场景应用，做不到普适性。加上成本、安全等方面的问题，短时间根本不可能大规模民用化。

个别厂商炒作核电池，或者用核电池给新能源汽车背书，则是类似“纳米”、“石墨烯”、“量子”的又一次炒作。

诚然，100年后，如果解决了安全、能源转换效率和成本等方面的问题，那核电池微型化将不再是梦想。而当微型核电池技术成熟是，从充满科幻色彩的单兵动力盔甲，到日常生活中饱受电池续航力差困扰的手机，都将获得充足的能源。