发电储能进入“钻石时代”，如何乘风破浪？

2020，5G通讯铺面而来，在未来几年将覆盖全球！然而，近日却被爆出5G很耗电！与日剧增的电费对电信运营商的经营是一笔沉重负担，比如，有人分析称，今年上半年中国移动的运营成本迅速增加了107亿元！加速能源消耗，如此一来，5G是否将由“解”变为“劫”？

那么，如何解决？其实，一直以来，科学家们 一直将发电储能作为研究目标，如何开辟发电方式或者能源如何可持续使用成为研究热点。

近日，美国加州NDB公司一则新闻完全颠覆能量方程式：其公司研发的纳米金刚石电池像微型核发电机一样，在不需要充电的情况下，可持续使用时间可长达10年甚至28000年！

这意味着什么？普通人的一生也不过数十载，如果将它用于医疗，如心脏起搏器电池或者其他电子植入材料中，则可使病人们免除更换手术的痛苦，而且电池的辐射远低于人体本身产生的辐射水平！

如果给他安装在消费电子产品中，可以想象到，充电一小时，使用N天，再也不会遇到没有电的尴尬窘境。

另外，据报道，它们也可以扩展到电动汽车的尺寸，在电池组中提供超强的功率密度，可以持续供电90年之久！而且在发生电动车撞车事故时，它们将更加安全。关键还比当前的锂离子电池组便宜得多！

最最最具有革命性意义的是：如果电池的一部分出现故障，活性纳米金刚石部分可以回收到另一个电池中重新使用。对于低功率传感器来说，这种电池可以供电长达28000年，用联合国教科文组织主席、伦敦大学学院教授John Shawe-Taylor博士的话来说，NDB有可能一举解决全球主要的碳排放问题，而不需要昂贵的基础设施，并且对环境没有任何负面影响！

哇，如此神奇的材料，是不是也想拥有一块？

无独有偶，将闪耀的钻石用于储能系统并不是个例！

2016年11月，英国布里斯托尔大学研究团队，制成一种人造钻石，将其放入辐射场中能够产生微弱的电流，这可能解决核废料、清洁发电和电池寿命等一系列问题，也是科学家首次成功开发核电池，发电开始进入“钻石时代”！

2019年12月，据日本东京理科大学官网近日报道，Takeshi Kondo 博士领导的东京理科大学以及 Daicel 株式会社的课题组，提议采用导电纳米金刚石作为电极材料，制成一种高性能的能量存储设备（超级电容）。该设备适用于长时间内多次快速充放电的应用。在这一次创新中，金刚石又一次闪耀着光芒，脱颖而出。这一突破性研究发表在《科学报告（Scientific Reports）》期刊上。

2020年3月，据外媒报道，英国原子能管理局（UKAEA）的科学家正在与布里斯托大学的学者合作，制造钻石电池，无需充电即可提供数十年或数千年的能量!

2020年5月，昆士兰科技大学研究团队提出了一种钻石纳米线束(DNT)储能系统的新设计，并通过建模得出该系统能量密度可达 1.76 MJ kg-1，比同质量的钢弹簧高出 4-5 个数量级，是锂离子电池的 3 倍，该成果发表在《自然通讯》上，这可能会给机械和生物医学工程提供新方式，将为储能形式带来新革命。

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为什么钻石成为储能研究界的网红？

1. 宽电位

金刚石作为自然界存在的特殊材料之一，在众多新型材料中脱颖而出。由于其正四面体结构中，位于中心的碳原子与位于四面体锥型顶端的碳原子之间以Sp3键杂化轨道形成共价键，使其具有优越的电化学性能。

掺硼纳米金刚石作为电极：掺硼金刚石具有宽电位窗，能够让高储能设备在长时间内保持稳定。

2.  半导体特性与散热性能

金刚石由于具有高电子迁移率，高导热率、低介电常数等优异性质，其禁带宽度为5.5 eV，并且通过掺杂，可呈现n型导电和p型导电，其性能远超GaAs，GaN，SiC等材料，被誉为“终极半导体”。

3. 超硬特性

金刚石的莫氏硬度为10，是自然界公认的最硬物质。

在核废料中富含碳-14放射性同位素石墨，经过β衰变成为氮，在此过程中释放出一个反中子和一个β衰变电子。将这种石墨进行提纯，并利用它来制造微小的碳-14金刚石。金刚石结构充当了半导体和散热片的角色，收集电荷并将其传送出去。然后将普通实验室制造的碳-12金刚石作为超硬保护层和防篡改层，完全包裹放射性碳-14金刚石，防止辐射泄漏，并作为支撑保护。再将纳米金刚石材料的几层堆叠起来，并与一块微小的集成电路板和一个小型超级电容器一起储存，以收集、储存和即时分配电荷。

不得不说，金刚石不愧是材料之王！不仅作为珠宝首饰，深得人们喜爱，作为光学器件、刀具磨具、发电储能、生物医疗，甚至太空飞行器上，量子领域都有钻石的存在！“钻石时代”已经到来，如何在科技发达的现在乃至未来不断突破技术难点，乘风破浪？

基于此，11月17-20日，Carbontech 2020 金刚石论坛将于上海跨国采购会展中心举办。论坛将重点关注金刚石在健康医疗，生态环保，半导体器件，导热散热，珠宝首饰等创新应用，邀请全球行业巨头、顶尖科研团队、学术代表及企业代表共同参会，进行科研学术交流的同时，促进行业繁荣发展。

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