Een kleine kernbatterij kan een klein elektronisch apparaat vijftig jaar lang van stroom voorzien

Een Chinees bedrijf heeft een nieuwe nucleaire batterij ontwikkeld die niet groter is dan een munt en volgens cijfers een middelgroot elektronisch apparaat (zoals een smartphone) vijftig jaar lang van stroom kan voorzien zonder dat opladen of onderhoud nodig is. Het apparaat maakt gebruik van de energie die vrijkomt door de radioactieve isotopen van nikkel (⁶³Ni) en hoogwaardige diamanthalfgeleiders. Het bedrijf zorgt ook voor een lagere impact op het milieu, aangezien ⁶³Ni aan het einde van zijn levensduur specifiek uiteenvalt in niet-radioactief koper.

Nucleaire batterijen zijn apparaten die energie gebruiken die wordt gegenereerd door het verval van radioactieve isotopen om elektriciteit te produceren. Met andere woorden: elektriciteit wordt geproduceerd uit kernenergie, zoals reactoren. Hoewel dit type batterij al sinds de jaren vijftig bestaat, blijft het wijdverbreide gebruik ervan in alledaagse apparaten een uitdaging.

In 2016 suggereerde een team van onderzoekers dit Diamant halfgeleider
Het kan de situatie veranderen. In feite zijn de meeste technologieën voor elektriciteitsopwekking afhankelijk van het gebruik van kinetische energie om een ​​magneet rond een koperen spoel te bewegen om stroom te genereren. Aan de andere kant kunnen diamanten een lading produceren door ze simpelweg in de buurt van een radioactieve bron te plaatsen. Isotopen geven zogenaamde bètadeeltjes vrij, die in wezen hoogenergetische elektronen of positronen zijn die met hoge snelheden bewegen. Deze deeltjes genereren een potentiaalverschil (elektriciteit) wanneer ze in contact komen met de diamantmatrix.

Energiedichtheid 10 keer hoger dan die van lithiumbatterijen

Het belangrijkste kenmerk van nucleaire batterijen is hun vermogen om een ​​zeer hoge energiedichtheid te leveren zonder dat ze opnieuw hoeven te worden opgeladen. De halfwaardetijd van de radio-isotopen die in dit type batterij worden gebruikt, varieert doorgaans van tientallen tot enkele honderden jaren. volgens studieDit betekent dat deze batterijen jarenlang of zelfs tientallen jaren continu kunnen werken zonder te worden opgeladen of vervangen, zelfs in extreme omstandigheden, waarin standaard chemische batterijen niet kunnen werken.

Hoewel de productie duur is, suggereert hun uitzonderlijke duurzaamheid dat deze batterijen unieke toepassingsvoordelen kunnen bieden, vooral in omstandigheden die onderhoud moeilijk, onmogelijk of met een hoog risico maken. Deze toepassingen omvatten bijvoorbeeld vliegende apparaten, door AI aangedreven autonome robots, micro- en nanorobots, hartsimulators, enz.

De nieuwe batterij, ontwikkeld door het Chinese bedrijf Betavolt New Energy Technology en genaamd BV100, bevat een reeks paren enkelkristallijne diamanthalfgeleiderlagen (elk 10 micrometer dik). Tussen elk paar lagen bevindt zich een plaat met ⁶³Ni, 2 micrometer dik. Elke set lagen kan worden gestapeld en met andere worden verbonden, zoals fotovoltaïsche cellen, om verschillende verenigde, onafhankelijke modules te vormen. Alles is afgedicht met een beschermlaag om te voorkomen dat de gebruiker wordt blootgesteld aan straling en om de batterij te beschermen tegen fysieke schade.

De BV100 is nauwelijks groter dan een munt (15 x 15 x 5 mm) en gebruikt 63 nucleaire isotopen om 100 microwatt aan stroom te genereren met een spanning van 3 volt. Deze kracht zou voldoende zijn om vrijwel voor onbepaalde tijd een kleine drone te laten vliegen. Ontwerpers schatten ook een levensduur van de batterij van 50 jaar, evenals een energiedichtheid die tien keer hoger is dan die van lithiumbatterijen.

Belangrijk is echter dat dit vermogen nog niet voldoet aan de behoeften van de gemiddelde smartphone, die zo’n 2 tot 8 watt vermogen nodig heeft om goed te kunnen functioneren. Omdat de batterij echter niet de energie van chemische reacties benut, loopt deze minder risico op brand of explosie. Bovendien zullen de gevolgen voor het milieu lager zijn, omdat het ⁶³Ni uiteindelijk vervalt tot niet-radioactief koper. Volgens Betavolt bevindt de BV100 zich nu in proefproductie met het oog op toekomstige massaproductie voor civiel gebruik. In 2025 zal er ook een versie van één watt beschikbaar zijn.