Μια νέα τεχνολογία αποθήκευσης ενέργειας, που φιλοδοξεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο τροφοδοτούνται συσκευές με εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση, παρουσίασαν Κινέζοι επιστήμονες. Πρόκειται για μια πυρηνική μπαταρία άνθρακα-14, η οποία σχεδιάστηκε ώστε να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια για εξαιρετικά μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς ανάγκη επαναφόρτισης ή αντικατάστασης.
Η συσκευή, που ονομάζεται Qianjiyuan Tianshu, αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Northwest Normal σε συνεργασία με την εταιρεία Gansu Zhulong Technology και, σύμφωνα με τους δημιουργούς της, αποτελεί σημαντική εξέλιξη στον τομέα των μικρών και μακράς διάρκειας πηγών ενέργειας.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τόσο η ίδια η μπαταρία όσο και ο μετατροπέας από καρβίδιο του πυριτίου κατασκευάστηκαν αποκλειστικά με κινεζική τεχνολογία και εξαρτήματα.
Μικρότερη, ισχυρότερη και με διάρκεια χιλιάδων ετών
Η νέα μπαταρία αποτελεί βελτιωμένη έκδοση της πειραματικής Zhulong-1, η οποία είχε παρουσιαστεί το 2024. Η νέα γενιά απαιτεί μόλις το 22% της ποσότητας ραδιενεργού υλικού που χρειαζόταν το προηγούμενο μοντέλο, ενώ παράλληλα προσφέρει έως και 2,6 φορές μεγαλύτερη μέγιστη ισχύ.
Παράλληλα, ο ενεργός όγκος της έχει περιοριστεί στο 17% του αρχικού σχεδιασμού, με αποτέλεσμα η πυκνότητα ισχύος ανά μονάδα όγκου να έχει αυξηθεί περίπου 15,5 φορές.
Το βασικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας βρίσκεται στη χρήση του άνθρακα-14, ενός ραδιενεργού ισοτόπου με εξαιρετικά αργή διάσπαση. Ο χρόνος ημιζωής του φτάνει τα 5.730 χρόνια, γεγονός που επιτρέπει θεωρητικά σε τέτοιες μπαταρίες να παράγουν ενέργεια για χιλιάδες χρόνια.
Αυτό δεν σημαίνει ότι η απόδοσή τους παραμένει αμετάβλητη για όλο αυτό το διάστημα, αλλά ότι η ραδιενεργός πηγή μειώνεται με εξαιρετικά αργό ρυθμό, προσφέροντας μια ιδιαίτερα μακροχρόνια λύση ενεργειακής τροφοδοσίας.
Πώς λειτουργεί μια πυρηνική μπαταρία
Οι συγκεκριμένες συσκευές δεν έχουν σχέση με τους πυρηνικούς αντιδραστήρες, καθώς δεν βασίζονται σε αλυσιδωτές αντιδράσεις σχάσης. Αντίθετα, αξιοποιούν την ενέργεια που απελευθερώνεται από τη φυσική διάσπαση ραδιενεργών ισοτόπων.
Στην περίπτωση της Qianjiyuan Tianshu, τα σωματίδια βήτα που εκπέμπονται από τον άνθρακα-14 κατευθύνονται σε έναν ημιαγωγό από καρβίδιο του πυριτίου, προκαλώντας την κίνηση ηλεκτρονίων και την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος.
Η διαδικασία θυμίζει σε γενικές γραμμές τη λειτουργία ενός φωτοβολταϊκού συστήματος, με τη διαφορά ότι η πηγή ενέργειας δεν είναι το φως αλλά η ακτινοβολία από το ραδιενεργό υλικό.
Η κινεζική μπαταρία έχει όγκο μόλις 16,8 κυβικά εκατοστά και μέγιστη ηλεκτρική ισχύ περίπου 1,13 μικροβάτ. Πρόκειται για περιορισμένη ισχύ, η οποία όμως μπορεί να είναι επαρκής για συσκευές εξαιρετικά χαμηλής κατανάλωσης που χρειάζεται να λειτουργούν επί χρόνια χωρίς συντήρηση.
Από τα διαστημόπλοια στις ιατρικές εφαρμογές
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η τεχνολογία μπορεί να αξιοποιηθεί σε εφαρμογές όπου η αλλαγή μπαταρίας είναι δύσκολη ή αδύνατη, όπως ιατρικά εμφυτεύματα, αισθητήρες, εξοπλισμό βαθιάς θάλασσας, πολικές αποστολές, αμυντικά συστήματα και διαστημικές τεχνολογίες.
Η μπαταρία μπορεί, σύμφωνα με τα στοιχεία που παρουσιάστηκαν, να λειτουργεί σε θερμοκρασίες από -100 έως 200 βαθμούς Κελσίου, διευρύνοντας σημαντικά τα πιθανά πεδία χρήσης της.
Οι πυρηνικές μπαταρίες δεν αποτελούν εντελώς νέα ιδέα. Ραδιοϊσοτοπικές πηγές ενέργειας έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί σε μεγάλες διαστημικές αποστολές, όπως στα Voyager της NASA, στο όχημα Curiosity στον Άρη και στις κινεζικές σεληνιακές αποστολές Chang’e-3 και Chang’e-4.
Το μεγάλο στοίχημα πλέον είναι η μετατροπή αυτής της τεχνολογίας από μια εξειδικευμένη λύση για το διάστημα σε μια ευρύτερα διαθέσιμη εφαρμογή για τον σύγχρονο κόσμο, όπου η ανάγκη για μικρές, αξιόπιστες και μακράς διάρκειας πηγές ενέργειας αυξάνεται συνεχώς.
Διαβάστε ακόμη
Από τη γέννηση μέχρι το πανεπιστήμιο: Τρία νέα «μπόνους» για οικογένειες
Πλατινί: Οι μεγάλες στιγμές μιας πολυτάραχης καριέρας
Σαχάρα: Η νέα αποθήκη ενέργειας της Ευρώπης
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφθείτε το Πρώτο ΘΕΜΑ