Cercetătorii au dezvoltat o baterie care poate transforma energia nucleară în electricitate prin emisie de lumină.

Centralele nucleare, care generează aproximativ 20% din toată energia electrică produsă în Statele Unite, nu produc aproape deloc emisii de gaze cu efect de seră. Cu toate acestea, aceste sisteme creează deșeuri radioactive, care pot fi periculoase pentru sănătatea umană și pentru mediu. Eliminarea în siguranță a acestor deșeuri poate fi o provocare.

Folosind o combinație de cristale scintilatoare, materiale de înaltă densitate care emit lumină atunci când absorb radiația și celule solare, echipa, condusă de cercetătorii de la Universitatea de Stat din Ohio, a demonstrat că radiațiile gamma ambientale ar putea fi recoltate pentru a produce o ieșire electrică suficient de puternică pentru a alimenta microelectronica, cum ar fi microcipurile.

Pentru a testa această baterie, care este un prototip de aproximativ 4 centimetri cubi, cercetătorii au folosit două surse radioactive diferite, cesiu-137 și cobalt-60, unele dintre cele mai importante produse de fisiune care provin din combustibilul nuclear uzat. Bateria a fost testată în Laboratorul Reactorului Nuclear din Ohio State.

Rezultatele lor au arătat că atunci când a fost folosit cesiu-137, bateria a generat 288 de nanowați. Cu toate acestea, cu izotopul mult mai puternic cobalt-60, bateria producea 1,5 microwați de putere, aproximativ suficientă pentru a porni un senzor mic.

Deși majoritatea puterii de ieșire pentru case și electronice sunt măsurate în kilowați, acest lucru sugerează că, cu sursa de energie potrivită, astfel de dispozitive ar putea fi extinse pentru a viza aplicațiile la sau dincolo de nivelul de wați.

Cercetătorii au spus că aceste baterii vor fi folosite în apropierea locului unde sunt produse deșeurile nucleare, cum ar fi în bazinele de depozitare a deșeurilor nucleare sau în sistemele nucleare pentru explorarea spațiului și a adâncurilor. Nu sunt proiectate pentru uz public.

Din fericire, deși radiația gamma utilizată în această lucrare este de aproximativ o sută de ori mai penetrantă decât o radiografie normală sau o scanare CT, bateria în sine nu încorporează materiale radioactive, ceea ce înseamnă că este încă sigură la atingere.

Potrivit studiului, este posibil ca bateria echipei să fi experimentat, de asemenea, o creștere a puterii datorită compoziției prototipului de cristal scintilator pe care echipa a optat să-l folosească. Ei au descoperit că chiar și forma și dimensiunea cristalelor pot avea un impact asupra producției electrice finale, deoarece un volum mai mare îi permite să absoarbă mai multă radiație și să transforme acea energie suplimentară în mai multă lumină. O suprafață mai mare ajută, de asemenea, celula solară să genereze energie.

Deoarece bateriile de acest tip ar ajunge cel mai probabil în medii în care există deja niveluri ridicate de radiații și nu sunt ușor accesibile publicului, aceste dispozitive de lungă durată nu ar polua împrejurimile lor. Și mai semnificativ, ar putea funcționa și fără a fi nevoie de întreținere de rutină.

Creșterea acestei tehnologii ar fi costisitoare dacă aceste baterii nu ar putea fi fabricate în mod fiabil. Sunt necesare cercetări suplimentare pentru a evalua utilitatea și limitările bateriilor, inclusiv cât de mult ar putea dura odată implementate în siguranță.

Studiul a fost publicat recent în revista Optical Materials: X.

Citește și