Za projektem stoją badacze z brytyjskiej agencji jądrowej UK Atomic Energy Authority oraz przedstawiciele University of Bristol. Opracowane przez nich urządzenie należy do grupy baterii betawoltaicznych, które nie magazynują energii w klasyczny sposób, lecz wytwarzają ją nieustannie dzięki naturalnemu rozpadowi promieniotwórczemu. W tym przypadku uczeni wykorzystali izotop węgla-14, dobrze znany archeologom i geologom jako podstawowe narzędzie datowania radiowęglowego.
Podstawowym elementem testowanej konstrukcji jest syntetyczny diament. Węgiel-14 zostaje przekształcony w diamentową strukturę, a następnie zamknięty w dodatkowej warstwie diamentu pełniącej jednocześnie funkcję osłony i półprzewodnika. W trakcie rozpadu promieniotwórczego dochodzi do emisji cząstek beta, które oddziałują z materiałem półprzewodnikowym i uwalniają elektrony. Powstający w ten sposób prąd może zasilać urządzenia elektroniczne przez tysiące lat. Cały mechanizm przywodzi na myśl działanie paneli słonecznych, z tą różnicą, że zamiast światła słonecznego kluczowe są cząstki emitowane podczas rozpadu atomowego.
Kluczowa rola węgla-14, którego okres półtrwania wynosi około 5730 lat
Najbardziej imponującą cechą nowego źródła energii jest jego trwałość. Węgiel-14 ma okres półtrwania wynoszący około 5730 lat. Oznacza to, iż dopiero po takim czasie moc baterii spadnie do połowy wartości początkowej. W praktyce urządzenie może funkcjonować przez wiele tysięcy lat, dostarczając niewielkich, acz stabilnych ilości energii.
Jednym z najciekawszych aspektów całego przedsięwzięcia jest sposób pozyskiwania materiału. Węgiel-14 służy w produkcji baterii pochodzi z grafitowych elementów używanych wcześniej w reaktorach jądrowych. Naukowcy opracowali metodę wydobywania radioaktywnego izotopu z odpadów nuklearnych, a następnie przekształcania go w syntetyczne diamenty. Dzięki temu technologia może jednocześnie dostarczać energii i pomagać w zagospodarowaniu części materiałów uznawanych dotąd za problematyczne odpady.
Czytaj też: Jedno odkrycie, a ile korzyści. Ukryty etap w chemii może uratować naszą energetykę
Oczywiście nie ma co kreślić szalonych scenariuszy, w których za kilka lat smartfony będą działały przez tysiące lat na jednym ładowaniu. Największym ograniczeniem opisywanej technologii pozostaje moc. Baterie betawoltaiczne generują niewielkie ilości energii, mierzone często w mikrowatach lub miliwatach. To za mało, aby zasilić laptopa, samochód elektryczny czy telefon komórkowy. Doskonale nadają się natomiast do urządzeń o bardzo niskim zapotrzebowaniu energetycznym, które muszą działać niezawodnie przez dekady lub stulecia. Właśnie dlatego badacze widzą ogromny potencjał tej technologii w medycynie, na przykład w odniesieniu do rozruszników serca, implantów słuchowych czy czujników.
Źródło: BGR
