Revolucionarni izvor energije za desetljeća

Nuklearne betavoltaične baterije

Većina litij-ionskih (Li-ion) baterija koje svakodnevno koristimo traje svega nekoliko sati do nekoliko dana nakon punjenja. Osim toga, s vremenom im performanse opadaju, što zahtijeva češće punjenje i kraći vijek trajanja. Znanstvenici, međutim, otvaraju novo poglavlje u pohrani energije razvojem minijaturnih nuklearnih baterija koje koriste radioaktivni ugljik – tehnologijom koja obećava desetljeća neprekidnog rada bez potrebe za ponovnim punjenjem.

Ove tzv. betavoltaične ćelije omogućuju konstantno napajanje malih uređaja, pa čak i u najekstremnijim uvjetima. U tipičnoj betavoltaičnoj bateriji elektroni koji nastaju beta raspadom radioaktivnog izotopa udaraju u poluvodič, stvarajući električnu energiju. Ključna komponenta su upravo napredni poluvodički materijali koji omogućuju učinkovitu pretvorbu energije.

Inovacija u dizajnu: Lavina elektrona

Kako bi povećali učinkovitost, znanstvenici su u novom projektu iskoristili titanov dioksid – materijal poznat iz solarnih ćelija – obogaćen bojom s rutenijem. Spoj je dodatno ojačan limunskom kiselinom koja poboljšava vezu između slojeva. Kada beta čestice pogode ovu strukturu, nastaje elektronska lavina – efekt koji znatno pojačava izlaznu snagu baterije.

Posebnost novog dizajna leži u činjenici da se radioaktivni ugljik koristi i u anodi i u katodi. Time se povećava intenzitet beta zračenja i smanjuju gubici, čime se učinkovitost pretvorbe energije diže s 0,48% na impresivnih 2,86%.

Tehničke karakteristike

• Izvor energije: Ugljik-14 (β-raspad, poluvrijeme 5.730 godina)
• Snaga: 15–100 μW/g, ovisno o dizajnu
• Radni vijek: Više od 50 godina
• Radna temperatura: Od -60°C do +150°C

Primjene u ekstremnim uvjetima

Ove baterije već koriste agencije poput NASA-e u svemirskim sondama (Voyager, Perseverance), a sve više nalaze primjenu u implantabilnim medicinskim uređajima, dubokomorskim senzorima i vojnim tehnologijama. Njihova stabilnost čini ih idealnima za okruženja gdje je pristup održavanju ograničen ili nemoguć.

Sigurnost i otpornost

• Beta čestice zaustavljaju se u 5 mm plastike – bez vanjskog zračenja
• Ugljik-14 je inkorporiran u dijamantnu matricu – kemijski inertan i stabilan
• Otpornost na udarce: 10 puta veća od Li-ion baterija

Ekonomija i okoliš

Iako trenutna cijena iznosi oko 2.500 USD po Wh, potencijal za korištenje nuklearnog otpada kao sirovine može značajno smanjiti troškove u budućnosti. Baterije zahtijevaju specijalizirano recikliranje, ali s obzirom na dug životni vijek – gotovo da i nema održavanja.

Najnovija istraživanja i budućnost

• MIT: Nanožice niklovog-63 povećavaju površinu za apsorpciju
• University of Bristol: Dijamantne baterije s C-14 dosegle 4.3% učinkovitost
• Argonne National Lab: Hibridni dizajn s piezoelektričnim slojem – 15% veći output

U skoroj budućnosti, ovakve baterije mogu postati temelj za samopunjive IoT uređaje, medicinske implantate s doživotnim trajanjem i druga visokotehnološka rješenja koja zahtijevaju pouzdanu i dugotrajnu energiju.

Upoznajmo Bang & Olufsen

ViewSonic LSC520WU – TEST

Evolucija i tehnologija profesionalnih projektora za obrazovanje i poslovanje

Stvaranje Trinitrona

Technics EAH-AZ100