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/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / electron / 21453 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-12-23  |  4.0 KB

  1. Xref: sparky sci.electronics:21453 sci.energy:6398 rec.autos.tech:17100
  2. Newsgroups: sci.electronics,sci.energy,rec.autos.tech
  3. Path: sparky!uunet!gatech!emory!wa4mei!ke4zv!gary
  4. From: gary@ke4zv.uucp (Gary Coffman)
  5. Subject: Re: Flywheel batteries as EV power source ( And Other Sources )
  6. Message-ID: <1992Dec23.123303.22786@ke4zv.uucp>
  7. Reply-To: gary@ke4zv.UUCP (Gary Coffman)
  8. Organization: Gannett Technologies Group
  9. References: <1992Dec17.170002.28389@u.washington.edu> <1gqhdqINNjot@gap.caltech.edu> <1992Dec17.205631.9731@u.washington.edu> <1992Dec21.010417.11854@cis.ohio-state.edu>
  10. Date: Wed, 23 Dec 1992 12:33:03 GMT
  11. Lines: 58
  12.  
  13. In article <1992Dec21.010417.11854@cis.ohio-state.edu> rubin@grape.cis.ohio-state.edu (Daniel Rubin) writes:
  14. >This discussion has reminded of a solution to our potable energy problems.
  15. >This ideal is probably as useful as when I though of my perpetual motion 
  16. >magnet motor which could never work, but I will throw it out anyways...
  17. >
  18. >Solar cells work by using photons to knock out electrons in a silicon crystal
  19. >structure correct?  Now I am wondering if something could be make to use
  20. >the same principle of "knocking" electrons around using cosmic rays?  If you
  21. >developed such a material you could sandwich it with a thin layer of a 
  22. >radio active substance hence producing a battery that would literally last
  23. >a lifetime.  If this solar cell substance worked as efficiently as current
  24. >solar cells and could produce .5 volts and say 1 amp for a 4 inch square 
  25. >sheet.  You could make a nice 12 volt cell that would be about 4 inches square
  26. >and maybe 1 inch heigh that would produce power for a long long time.  
  27. >
  28. >Of course it would have to be enclosed in lead or something to protect the
  29. >users from the radioactivity, but that can be done I believe...
  30. >
  31. >OK shoot holes thorough this idea...
  32.  
  33. Alright. There are a couple of problems. First, the mechanism of electric
  34. current generation in a photocell requires the photon to have enough
  35. energy to lift the electron over the band gap. Any energy contained in
  36. the photon above that value is converted to kinetic energy in the lattice,
  37. IE heat. If the photon has insufficient energy to bridge the band gap,
  38. no electron is liberated. Now quantum mechanics requires that only
  39. very specific energies can be absorbed and that fractional energies
  40. don't add, so all the energy of the insufficient photon is also converted
  41. to heat. Now it turns out that it's possible to make materials with a
  42. band gap energy that falls within an order of magnitude of the range
  43. of energies contained in normal visible light. Therefore solar cells 
  44. with efficiencies of around 10% or slightly higher are possible.
  45.  
  46. With a radioactive material, the emission is going to be in one or
  47. more of three basic forms. Either it's an alpha particle, a beta
  48. particle, or a gamma ray (plus an occasional neutron that we'll
  49. ignore for this purpose). Now most substances emit these at such
  50. an energy, much higher than that of visible light, that most of
  51. the energy of the emission is wasted because it's larger than the
  52. band gap energy of the absorber material. In fact in many cases the
  53. energy is so high that it will damage the lattice of the material
  54. by displacing an atom. Therefore, the efficiency of the device will
  55. be very low and it's lifetime short.
  56.  
  57. Now there's another issue. To generate an ampere of current, you
  58. must displace a coulomb of charge. That's roughly 9E11 electrons.
  59. Few materials are that radioactive. Plutonium for example only 
  60. emits about 2E3 beta particles per gram per second. So to generate
  61. an ampere of current, you need 450,000 kilograms of plutonium. Since
  62. a critical mass of plutonium is less than 4 kilograms, you've got 
  63. a huge atomic bomb on your hands. Of course you'd use a non-fissionable
  64. material in your battery, but the scale still remains very large.
  65. That's why real nuclear batteries use the heating of the lattice of
  66. the material as the mechanism for tapping the energy. The hot lattice
  67. can then drive a thermal engine to generate electricity. These can
  68. convert up to 30% or so of the energy to electricity.
  69.  
  70. Gary
  71.