Baterie vydrží 50 let bez dobíjení

Vědci v Číně sestrojili jadernou baterii, která dokáže vyrábět energii až 50 let bez dobíjení. BV100 od společnosti Betavolt je menší než mince a obsahuje radioaktivní izotop niklu, který se rozpadá na měď a dodává energii. Technologie, která obsahuje jako zdroj energie radioaktivní izotop, není nová, ale bude první svého druhu, která bude k dispozici pro běžný nákup, uvedli zástupci společnosti Betavolt.

Nová baterie nazvaná „BV100“ je menší než mince, měří 15 mm × 15 mm × 5 mm a generuje výkon 100 μW. Pokud bude schválena pro použití v zařízeních, jako jsou chytré telefony, budoucí generace baterií s větším výkonem by nakonec odstranily potřebu podobné spotřebiče a zařízení nabíjet. 

Zatím velikost představené baterie znamená, že obsahuje relativně málo radioizotopu a produkuje pouze 0,01 % potřebné elektřiny, což by stačilo např. pro kardiostimulátor nebo třeba pasivní bezdrátový senzor. Ale ve své současné podobě prostě zatím nemá dostatek energie na pohon mobilního telefonu.

Technologie je známa

Jaderné baterie nejsou ničím novým; ve skutečnosti jsou dobře zavedenou technologií vyvinutou na počátku 50. let 20. století. Využívají energii uvolněnou při rozpadu radioaktivních izotopů na jiné prvky. Dokud se radioaktivní prvek rozpadá, baterie generuje energii. To znamená, že jaderné baterie mají obvykle životnost dlouhou desítky let a běžně se používají k napájení přístrojů kosmických lodí nebo automatizovaných vědeckých stanic tam, kde zařízení může být ponecháno bez dozoru celé roky. Používaly se také v kardiostimulátorech.

Beta přeměna jádra niklu 63

Čínská betavoltová baterie používá jako radioaktivní zdroj nikl ⁶³Ni, který se přeměňuje na měď ⁶³Cu cestou β-rozpadu. Neutron v jádře atomu niklu emituje elektron a tím se transformuje na proton, který zůstane v jádře a vytvoří tak z atomu niku atom mědi. Emitované elektrony pak mohou být zdrojem elektřiny. Betavoltaická zařízení používají netepelný proces přeměny: páry elektron-díra produkované ionizační stopou částic β procházejících polovodičem se využijí k produkci elektřiny podobně, jako ve fotovoltaice elektrony produkované fotonem.

K zachycení elektronů používá baterie polovodičové vrstvy v podobě ultratenkých diamantových destiček. Polovodič je mezi vodičem – kovem a izolantem – gumou.

Jaderné baterie se mohou pochlubit mnohem vyšší hustotou energie než běžné lithium-iontové baterie – až desetinásobnou.

Bezpečnost baterie

Používané radioizotopy představují malé nebezpečí, ale aby byly považovány za úplně bezpečné, pokud budou použity v kardiostimulátorech nebo v budoucích chytrých telefonech, potřebují stínicí materiály absorbující ionizující záření. Je důležité, aby typ a množství stínění odpovídalo použitému radioaktivnímu prvku. Pokud potřebujete větší výkon baterie, jednoduše přidáte vyšší koncentraci radioaktivního zdroje, ale pak potřebujete další ochranu. To může být nepraktické.

Betavolt plánuje v roce 2025 uvést na trh jednowattovou baterii, což už je mnohem blíže 2 W – 6 W požadovaným standardním mobilním telefonem. Společnost také navrhuje kombinovat baterie paralelně, aby se zvýšila energie směrovaná do zařízení.

Dále plánuje prozkoumat v budoucích verzích své jaderné baterie použití různých jiných radioizotopů, včetně stroncia-90, promethia-147 a deuteria, které mohou v zařízení vydržet až 30 let. Problém, jak získat z jedné malé baterie maximální výkon, je stále oblastí výzkumu.

Pozn.: O betavoltaických bateriích jsme psali již zde: Průlom v oblasti jaderných baterií | 3 pól - Magazín plný pozitivní energie (3pol.cz) a zde: https://www.3pol.cz/cz/rubriky/jaderna-fyzika-a-energetika/474-srdce-pohanene-plutoniem)