Czy rozrusznik serca może działać nieprzerwanie przez kilkadziesiąt lat bez potrzeby wymiany baterii? Nad odpowiedzią na to pytanie pracują naukowcy z Łukasiewicz – PORT. Ich najnowsza publikacja, która ukazała się w prestiżowym Applied Physics Reviews, rzuca nowe światło na rozwój kompaktowych i wydajnych baterii jądrowych, mogących znaleźć zastosowanie nie tylko w medycynie, ale też w przemyśle kosmicznym i obronnym.
Polacy badają nowe materiały do baterii jądrowych
Artykuł zatytułowany Current trends in material research for nuclear batteries: Harnessing metal perovskite halides and other chalcogenides for greater compactness and efficiency autorstwa dr Dominika Kowala i międzynarodowego zespołu naukowców analizuje obecny stan wiedzy na temat technologii baterii jądrowych. Zespół koncentruje się na materiałach nowej generacji, takich jak perowskity i chalkogenki, które pozwalają na zwiększenie wydajności i miniaturyzację urządzeń.
Jak podkreśla dr Kowal, szczególną uwagę poświęcono zastosowaniu nanofotoniki jako sposobu na dalsze zwiększenie efektywności.
Jak działają baterie jądrowe?
W przeciwieństwie do popularnych baterii litowo-jonowych, baterie jądrowe nie bazują na reakcji chemicznej, lecz na przemianach fizycznych. Kluczowym elementem jest źródło promieniotwórcze, które emituje energię przekształcaną przez odpowiednie materiały w prąd elektryczny. Największy potencjał eksperci widzą w tzw. bateriach radiowoltaicznych – ich działanie przypomina fotowoltaikę, z tą różnicą, że zamiast światła słonecznego źródłem energii jest promieniowanie z radioizotopów.
Zastosowania: od serca po kosmos
Jednym z najciekawszych zastosowań nowoczesnych baterii jądrowych może być rozrusznik serca. Przy odpowiednim doborze izotopu i ekranowaniu promieniowania, technologia ta może być w pełni bezpieczna dla pacjentów i zapewnić nawet 50 lat nieprzerwanego działania.
Ale możliwości są znacznie szersze. Baterie jądrowe mogą być używane w miejscach, gdzie wymiana źródła zasilania jest trudna lub niemożliwa – np. w górnictwie, kosmosie czy na polu walki. Stabilne źródło energii o dużej gęstości i długiej żywotności to zaleta nie do przecenienia, zarówno w sprzęcie medycznym, jak i wojskowym.
Prace trwają – celem większa moc i mniejszy rozmiar
Choć obecnie tworzone baterie potrafią działać nawet przez 50 lat, naukowcy nie ustają w próbach zwiększenia ich mocy i zastosowań. Jednym z kierunków jest rozwój baterii dla mikroukładów MEMS – mikroelektromechanicznych systemów, które mogą zasilać mikronapędy czy sensory.
Problemem pozostaje kompromis między wielkością baterii a generowaną mocą. Im większa powierzchnia radioizotopu, tym więcej energii można uzyskać – ale rośnie też rozmiar urządzenia. Dlatego celem jest zwiększenie gęstości mocy przy zachowaniu kompaktowych rozmiarów. Jak zaznacza dr Kowal, to właśnie ten „Święty Graal”, którego poszukują zespoły badawcze.
Źródło:
- port.lukasiewicz.gov.pl
