Naukowcy opracowali baterię, która nigdy nie wymaga ładowania. Brzmi jak marzenie

To nie Prima Aprilis. Naukowcy z Instytutu Nauki i Technologii Daegu Gyeongbuk w Korei Południowej opracowali nowatorskie baterie jądrowe, które mogą działać przez dekady bez potrzeby ładowania. Te małe, bezpieczne i trwałe źródła energii wykorzystują radiowęglan, produkt uboczny elektrowni jądrowych, do generowania energii elektrycznej.

Nowa era baterii jądrowych

Tradycyjne baterie litowo-jonowe, które znajdują się w telefonach czy samochodach, mają ograniczoną żywotność i negatywny wpływ na środowisko. W odpowiedzi na te wyzwania, zespół pod kierunkiem profesora Su-Il In z Instytutu Nauki i Technologii Daegu Gyeongbuk (DGIST) zaprezentował prototyp baterii betawoltaicznej na wiosennym spotkaniu American Chemical Society w San Diego pod koniec marca 2025 r. DGIST jest jednym z czterech uniwersytetów publicznych w Korei Południowej zajmujących się badaniami naukowymi i technologicznymi.

Jak działają takie baterie? "Postanowiłem użyć radioaktywnego izotopu węgla, ponieważ generuje on tylko promienie beta" — mówi prof. In, co opisuje portal SciTechDaily. Ponadto, produkt uboczny elektrowni jądrowych, radiowęgiel jest niedrogi, łatwo dostępny i łatwy do recyklingu. A ponieważ radiowęgiel ulega bardzo powolnej degradacji, bateria zasilana radiowęglem mogłaby teoretycznie wytrzymać tysiąclecia.

Obejrzyj w

Niewielka bateria atomowa może zasilać urządzenia przez dziesięciolecia

Aby znacznie poprawić wydajność konwersji energii swojego nowego projektu, In i zespół zastosowali półprzewodnik na bazie dwutlenku tytanu, materiał powszechnie stosowany w ogniwach słonecznych, uwrażliwiony barwnikiem na bazie rutenu. Badacze wzmocnili wiązanie między dwutlenkiem tytanu a barwnikiem za pomocą kwasu cytrynowego. Gdy promienie beta z radiowęgla zderzają się z poddanym obróbce barwnikiem na bazie rutenu, następuje "kaskada reakcji transferu elektronów, zwana lawiną elektronów" - opisuje prof. Su-Il In. "Następnie lawina przechodzi przez barwnik, a dwutlenek tytanu skutecznie zbiera wygenerowane elektrony" - dodaje.

Jak opisuje zespół badawczy z Korei Południowej, baterie jądrowe generują energię, wykorzystując wysokoenergetyczne cząstki emitowane przez materiały radioaktywne. Nie wszystkie pierwiastki radioaktywne emitują promieniowanie szkodliwe dla organizmów żywych, a niektóre rodzaje promieniowania mogą być blokowane przez niektóre materiały. Na przykład cząstki beta (znane również jako promienie beta) można osłonić cienką warstwą aluminium, co sprawia, że ​​betawoltaika jest potencjalnie bezpiecznym wyborem dla baterii jądrowych. Naukowcy stworzyli prototyp baterii betawoltaicznej z węglem-14, niestabilną i radioaktywną formą węgla, zwaną radiowęglem.

Urządzenie wielkości palca

Nowy prototyp miniaturowej baterii jądrowej zasilanej radiowęglem, czyli produktem ubocznym pochodzącym z elektrowni atomowych (Fot.  Su-Il In)

W miarę jak rosną obawy związane z klimatem, zmienia się również postrzeganie energii jądrowej, co może przyczynić się do popularyzacji tej technologii. Nadal jednak uważa się, że jest ona wytwarzana wyłącznie w dużej elektrowni w odległym miejscu. Dzięki tym bateriom z barwnikiem o podwójnym źródle, prof. In mówi, że "możemy umieścić bezpieczną energię jądrową w urządzeniach wielkości palca".

Nowe baterie mogą znaleźć zastosowanie w urządzeniach medycznych, takich jak rozruszniki serca, które dzięki nim mogłyby działać przez całe życie pacjenta. Jednak obecne prototypy przekształcają tylko niewielką część rozpadu radioaktywnego w energię elektryczną, co oznacza, że ich wydajność jest niższa niż tradycyjnych baterii litowo-jonowych. Profesor In podkreśla, że dalsze badania nad optymalizacją kształtu emiterów promieniowania beta oraz rozwój bardziej efektywnych absorberów mogą zwiększyć wydajność tych baterii.

Badania zostały sfinansowane przez Narodową Fundację Badań Naukowych Korei Południowej, a także przez Program Badań i Rozwoju Instytutu Nauki i Technologii Daegu Gyeongbuk. Dzięki temu wsparciu zespół naukowców mógł opracować prototyp, który może zrewolucjonizować sposób, w jaki korzystamy z energii w codziennym życiu. Nowe baterie jądrowe mogą w przyszłości stać się powszechnym źródłem energii, oferując bezpieczne i trwałe rozwiązania dla wielu urządzeń, od elektroniki po medycynę.

Źródło: SciTechDaily, grafika: Adobe Stock