行业趋势
核能被认为是一种合适且环保的替代能源,可用于对抗因过度消耗化石燃料而导致的大气温室气体增加。贝塔辐射伏特效应电池是一种核技术,利用 β 放射性同位素的衰变能量来产生电能。由于其保质期长、比能量密度高以及能够在极端条件下工作,它在过去几年中一直受到广泛研究关注。
贝塔辐射伏特效应电池是一种核电池,它使用半导体结从放射源发射的 β 粒子(电子)产生电流。常用的来源是氢同位素氚。与大多数使用核辐射产生热量然后用于发电的核电源不同,贝塔伏特设备使用非热转换过程,转换由穿过半导体的 β 粒子的电离轨迹产生的电子-空穴对。
根据LP Information最新调研报告显示,预计2030年全球贝塔辐射伏特效应电池市场规模将达到12.89百万美元,未来几年年复合增长率CAGR为31%。
图1. 贝塔辐射伏特效应电池,全球市场总体规模
来源:LP Information研究中心
图2. 全球贝塔辐射伏特效应电池市场主要生产商排名及市场占有率(基于2023年调研数据;目前最新数据以本公司最新调研数据为准)
处于不断变动之中,最新数据请联系LP Information咨询。
全球范围内,贝塔辐射伏特效应电池主要生产商包括CityLabs。City Labs, Inc. 是一家佛罗里达州公司,设计、开发和制造氚贝塔伏特电池,用于微电子、传感器和其他常用于航空航天/国防、医疗植入物和工业市场的设备。它是目前全球唯一一家实现商业化生产贝塔辐射伏特效应电池的企业。
图3. 贝塔辐射伏特效应电池,全球市场规模,按产品类型细分,纳瓦电池处于主导地位
来源:LP Information研究中心
就产品类型而言,目前纳瓦电池是最主要的细分产品,占据大约80%的份额。
图4. 贝塔辐射伏特效应电池,全球市场规模,按应用细分,军工是最大的下游市场,占有57.3%份额。
来源:LP Information研究中心
就产品类型而言,目前军工是最主要的需求来源,占据大约57.3%的份额。
图5. 全球主要市场贝塔辐射伏特效应电池规模
来源:LP Information研究中心
主要驱动因素:
新能源技术创新随着纳米技术、量子技术等新兴科技的发展,氚研究人员将结合新技术,继续探索新型的电极材料和隔离材料,以提高贝塔辐射伏特效应电池的能量转换效率、防辐射性能及储存能力;一些中国企业在核能的研发和利用方面处于领先地位,积累了丰富经验,如中核、中国科学院、航天科技集团等,具备较强的技术实力。
中国对于清洁能源和新型电池技术和应用的政策支持力度加大。资金方面,通过企业及机构研发投入、税收补贴、人才补助等方面推动研发,重点为大型能源垄断央企、研究所;法规方面,逐步完善核电、新能源电池相关行业标准;市场方面,减少对新能源电池项目的市场准入限制,鼓励更多企业参与到新能源电池的生产和研发中。
全球能源市场巨大,贝塔辐射伏特效应电池作为新型电池,能够满足日益增长的储能市场需求,完善市场结构,其市场潜力聚焦新能源、国防、航天、医疗四大领域。
国防方面,随着国际形势变化,各国提高了对国防军工的重视,能够满足国防装备的长时间、恶劣环境的运行需求;航天方面,行业在卫星、航天探测器等方面具备优势;医疗方面,贝塔辐射伏特效应电池将成为植入型医疗设备、大型医疗设备供电的优质选择。
中国锂电池、氢电池等清洁能源电池发展区域趋于协调完善,电池材料、生产设备、回收利用等相关领域的协作,将促进贝塔辐射伏特效应电池相关原材料和上下游供应链的逐步完善,中国贝塔辐射伏特效应电池企业也可以实现较低的生产成本。
电池废弃物会对周围环境造成危害,尤其是未妥善封装的电化学电池泄漏。Betavoltaic电池会一直输出电力,直到完全稳定,这意味着它们在使用寿命结束时将不再有任何辐射。
近年来,人们对微电子和低功耗功能的兴趣和需求明显增加。这些趋势在很大程度上是由电力电子行业寻求提高效率、降低成本和减少能源消耗的永久解决方案所推动的,同时也是出于从化石燃料向可再生能源过渡的环境和实际原因。微电子趋势也与低功耗电子产品的趋势密切相关,因为需要低功耗电池为日益紧凑、低成本的设备供电,这些设备可以提供一致、长期的电源解决方案,而不会出现过热或其他故障的风险。
微电子设备需要足够小但可靠的电源。传统电池往往太大,无法装入微电子设备中,而且经常需要更换。贝塔辐射伏特效应电池作为一种新兴的低功耗电池技术,受到关注。
主要阻碍因素:
随着科技的进步,其他类型的可再生能源电池正在迅速发展,并可能对贝塔辐射伏特效应电池产生竞争压力,如锂离子电池、燃料电池和太阳能电池等。如果这些技术的成本降低、效率提高或环保优势更加明显,贝塔辐射伏特效应电池的产品竞争较为激烈可能会面临被替代的风险。
氚是一种放射性物质,虽然其半衰期长且辐射水平相对较低,但长期来看会对环境和公众健康造成潜在影响。因此,政府可能会出台更严格的环保政策,限制氚的使用,推动能源体系向无放射性或低放射性能源的转型。
贝塔辐射伏特效应电池技术相对较新,研发和生产过程中可能面临技术不成熟、生产效率低、可靠性不足等问题。此外,氚的提取和利用技术也需不断进步,以确保电池的高效性能和安全性。
目前贝塔辐射伏特效应电池的主要类型是氚电池,氚具有一定放射性,在环境保护、公共安全等方面仍存在很大风险,其储存和运输需要特殊的安全措施,任何意外泄漏都可能导致严重的后果,如果无法充分保障贝塔辐射伏特效应电池的安全标准,其市场将难以扩张。氚的来源有限,主要依赖于核反应堆产生的乏燃料,全球储量有限,供应不稳定,这可能增加替代品的需求。同时,国际竞争加剧,对原材料供应存在限制。由于氚的应用受到严格监管,商业化进程相对较慢,企业在该领域的重点更多是技术研发而非大规模生产,行业集中度较高,或难以实现大规模市场化。
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