Μίνι πυρηνική μπαταρία μπαίνει στην παραγωγή: 50 χρόνια χωρίς επαναφόρτιση

Μια μικροσκοπική πυρηνική μπαταρία σε μέγεθος νομίσματος που μπορεί να παρέχει ενέργεια για 50 χρόνια χωρίς επαναφόρτιση ή συντήρηση έχει εισέλθει επίσημα σε μαζική παραγωγή, ανακοίνωσε την Τρίτη μια κινεζική εταιρεία. Η εξέλιξη τροφοδοτεί έναν παγκόσμιο ανταγωνισμό στη μικροσκοπική πυρηνική ενέργεια. Η μπαταρία, που ονομάζεται BV100, χρησιμοποιεί ένα ραδιενεργό ισότοπο νικελίου που διασπάται σε σταθερό χαλκό. Αν και η αρχική ισχύς ενός μόνο στοιχείου είναι μέτρια, ο αρθρωτός σχεδιασμός της επιτρέπει τον συνδυασμό πολλαπλών στοιχείων για την παραγωγή μεγαλύτερης ισχύος.

Η εταιρεία Betavolt New Energy Technology, με έδρα το Πεκίνο, τοποθετείται ως βασικός παίκτης στον αγώνα για την εμπορική αξιοποίηση των πυρηνικών μπαταριών, έναν τομέα στον οποίο ανταγωνίζονται ενεργά εταιρείες από την Κίνα, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Ευρώπη. Η επιτυχία της Betavolt έχει ήδη λάβει αναγνώριση στην Κίνα, με αποκορύφωμα τη βράβευσή της στον διαγωνισμό καινοτομίας 2023 της China National Nuclear Corporation και την κατάθεση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας σε εθνικό επίπεδο, ενώ ετοιμάζεται να καταθέσει διεθνείς αιτήσεις.

Η τεχνολογία πίσω από αυτή την καινοτομία παρουσιάστηκε πέρυσι με την κυκλοφορία του BV100, ο οποίος είναι ικανός να δεσμεύει ενέργεια από τη ραδιενεργό διάσπαση του πυρήνα του νικελίου-63. Αυτός ο πυρήνας, πάχους μόλις δύο μικρομέτρων και τοποθετημένος ανάμεσα σε δύο στρώματα ημιαγωγού από διαμάντι δέκα μικρομέτρων, μετατρέπει αποτελεσματικά την ενέργεια που απελευθερώνεται από τη διάσπαση του ισοτόπου σε ηλεκτρική ενέργεια. Η αρθρωτή αρχιτεκτονική του επιτρέπει τη στοίβαξη ή τη σύνδεση πολλών μονάδων σε σειρά για τη δημιουργία μπαταριών διαφορετικών μεγεθών και χωρητικοτήτων.

Παρά το μικρό της μέγεθος, περίπου στο μέγεθος ενός μικρού νομίσματος, η BV100 αποδίδει 100 μικροβάτ ισχύος στα 3 βολτ. Αν και αυτό δεν είναι προς το παρόν αρκετό για την τροφοδοσία συσκευών με υψηλή κατανάλωση ενέργειας, όπως τα smartphones ή οι φορητοί υπολογιστές, η Betavolt σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει πολλαπλές μπαταρίες σε συνδυασμό για να καλύψει μεγαλύτερες ανάγκες ισχύος. Η εταιρεία έχει ανακοινώσει ότι σχεδιάζει να κυκλοφορήσει μια πιο ισχυρή έκδοση ενός βατ αργότερα μέσα στο έτος.

Τα πλεονεκτήματα αυτής της πυρηνικής μπαταρίας υπερβαίνουν την ανθεκτικότητα και τη συμπαγή μορφή της. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές χημικές μπαταρίες, διαθέτει ενεργειακή πυκνότητα δέκα φορές υψηλότερη από τις τριμερείς μπαταρίες λιθίου, αποθηκεύοντας 3.300 χιλιοστοβατώρες ανά γραμμάριο. Είναι επίσης εξαιρετικά ανθεκτική σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες, λειτουργώντας αξιόπιστα σε ένα εύρος θερμοκρασιών από -60°C έως +120°C, χωρίς αυτοεκφόρτιση και χωρίς κίνδυνο πυρκαγιάς ή έκρηξης. Η εταιρεία διασφαλίζει ότι οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις της κυψέλης είναι ελάχιστες, καθώς ο ραδιενεργός πυρήνας νικελίου-63 διασπάται σε σταθερό χαλκό με την πάροδο του χρόνου, εξαλείφοντας την ανάγκη για δαπανηρές διαδικασίες ανακύκλωσης.

Η καινοτομία της Betavolt αποτελεί απόκλιση από τις προηγούμενες προσεγγίσεις για τις πυρηνικές μπαταρίες, οι οποίες βασίζονταν σε ογκώδεις και ακριβές θερμοηλεκτρικές γεννήτριες που αναπτύχθηκαν κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου και περιορίστηκαν σε αεροδιαστημικές εφαρμογές λόγω των υψηλών εσωτερικών θερμοκρασιών και των ανησυχιών για την ασφάλεια. Αντ' αυτού, η τεχνολογία betavolt της Betavolt παράγει ηλεκτρική ενέργεια μέσω σωματιδίων βήτα που εκπέμπονται κατά τη διάρκεια της ραδιενεργού διάσπασης, παρέχοντας μια ασφαλέστερη και πιο συμπαγή εναλλακτική λύση.

Σύμφωνα με την Betavolt, οι εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας είναι σχεδόν απεριόριστες και περιλαμβάνουν αεροδιαστημικά συστήματα, συσκευέςτεχνητής νοημοσύνης, ιατρικές συσκευές, μικρά μη επανδρωμένα αεροσκάφη, μικρορομπότ και πολλά άλλα. Ενδεχομένως, οποιαδήποτε συσκευή που απαιτεί παροχή ενέργειας μεγάλης διάρκειας θα μπορούσε να επωφεληθεί από αυτή την καινοτομία.

Ο Zhang Wei, πρόεδρος και διευθύνων σύμβουλος της Betavolt, σημείωσε ότι η εταιρεία είναι επί του παρόντος ο μοναδικός παγκόσμιος κατασκευαστής ημιαγωγικών υλικών από διαμάντι μεγάλης επιφάνειας, μια ικανότητα που βρίσκει επίσης εφαρμογή στους τομείς των υπερπυκνωτών και των υλικών νανοσωλήνων άνθρακα εξαιρετικά μεγάλου μήκους.

Το επίτευγμα αυτό έχει προκαλέσει παγκόσμιο ενδιαφέρον για την ανάπτυξη πυρηνικών μπαταριών, με αρκετούς διεθνείς ανταγωνιστές, όπως η City Labs στις ΗΠΑ, η Kronos Advanced Technologies, η Yasheng Group και η Arkenlight στο Ηνωμένο Βασίλειο, να σημειώνουν επίσης πρόοδο στην τεχνολογία betavolt. Η City Labs έλαβε πρόσφατα χρηματοδότηση από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας για την ανάπτυξη βηταβολταϊκών μπαταριών μεγάλης διάρκειας για ιατρικές συσκευές, όπως βηματοδότες και τεχνητές καρδιές, αν και τα κύτταρα αυτά χρησιμοποιούν τρίτιο ως ραδιενεργό πυρήνα.