Od lat naukowcy na całym świecie poszukują sposobów na stworzenie baterii o długowiecznej wydajności, która mogłaby zasilać urządzenia przez dekady bez konieczności ładowania. Pierwsze znaczące przełomy w tej dziedzinie odnotowano w Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii, jednak to chińscy naukowcy jako pierwsi na świecie wprowadzili technologię do produkcji komercyjnej. Ich bateria jądrowa, opracowana przez Beijing Betavolt New Energy Technology Co. Ltd, wykorzystuje izotop niklu-63 i jest w stanie działać nawet przez 50 lat. Może ona zapewnić długotrwałe zasilanie w różnych zastosowaniach, w tym w lotnictwie, technologii AI, sprzęcie medycznym, systemach mikroelektromechanicznych, zaawansowanych czujnikach, małych dronach i mikrorobotach.
Jak narodziła się technologia długowiecznych baterii?
Badania nad długowiecznymi bateriami rozpoczęły się blisko dekadę temu na University of Bristol w Wielkiej Brytanii, gdzie opracowano metodę generowania energii przy użyciu sztucznego diamentu i odpadów radioaktywnych. Dwa lata temu przełomowe rozwiązanie przedstawił amerykański startup Nuclear Diamond Battery (NDB), który zaprezentował koncepcję nanodiamentowych baterii wykorzystujących radioaktywny izotop węgla C-14.
Baterie NDB wyróżniają się na tle tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych znacznie dłuższą żywotnością, wyższą gęstością energii i większym bezpieczeństwem użytkowania. Dzięki zastosowaniu syntetycznego diamentu jako przetwornika energii są również bardziej ekologiczne – nie wymagają bowiem częstej wymiany i eliminują problem elektrochemicznego zużycia.
Chińczycy pierwsi wdrożyli baterię jądrową
Choć Amerykanie mieli gotową koncepcję, ich badania nad optymalizacją technologii trwały dłużej niż zakładano. Tymczasem chińska firma Beijing Betavolt New Energy Technology Co. Ltd wykorzystała zdobyte doświadczenia i jako pierwsza na świecie wprowadziła gotowy produkt na rynek.
Nowa bateria jądrowa wykorzystuje izotop niklu-63 zamiast radioaktywnego węgla C-14. Różnica ta pozwoliła na zmniejszenie kosztów produkcji i zwiększenie bezpieczeństwa technologii.
Promieniowanie zewnętrzne obu tych izotopów jest na poziomie naturalnego w przyrodzie, zatem nie zagraża ono zdrowiu – podkreślają eksperci firmy Betavolt.
Budowa i działanie chińskiej baterii jądrowej
Chińscy naukowcy opracowali unikalny monokrystaliczny półprzewodnik diamentowy o grubości zaledwie 10 mikronów, w którym umieszczono 2-mikronową warstwę niklu-63. Energia rozpadu izotopu jest przekształcana w prąd elektryczny, tworząc niezależne źródło zasilania.
Tym co wyróżnia chińską technologię jest:
- Modułowa budowa – baterie mogą być łączone szeregowo i równolegle, co umożliwia tworzenie akumulatorów o różnych rozmiarach i pojemnościach.
- Długa żywotność – bateria może pracować nieprzerwanie nawet przez 50 lat.
- Odporność na skrajne warunki – działa w temperaturach od -60°C do 120°C, co czyni ją idealnym rozwiązaniem do ekstremalnych zastosowań.
- Bezpieczeństwo – warstwowa konstrukcja sprawia, że bateria nie zapali się ani nie eksploduje w wyniku uszkodzenia.
Komercjalizacja i plany rozwoju technologii
Chińska firma planuje wprowadzenie na rynek masowo produkowanego modelu BV100. Ta niewielka bateria o wymiarach 15 mm × 15 mm i grubości 5 mm będzie generować 100 mikrowatów przy napięciu 3 V. Kolejnym krokiem będzie wprowadzenie w 2025 roku wersji o mocy 1 wata, co znacząco zwiększy potencjalne zastosowania technologii.
Jednocześnie prowadzone są prace nad zwiększeniem mocy baterii kosztem skrócenia jej żywotności do 2-30 lat, co mogłoby otworzyć drogę do jej powszechnego stosowania w sprzęcie wymagającym większego poboru energii.
Zastosowania długowiecznych baterii jądrowych
Nowa technologia znajdzie szerokie zastosowanie w sektorze zaawansowanych technologii. Betavolt przewiduje, że ich baterie będą zasilać:
- Sprzęt medyczny – podnosząc niezawodność aparatury wykorzystywanej w szpitalach,
- Drony – umożliwiając im długotrwały lot bez potrzeby ładowania,
- Sprzęt AI i IoT – zapewniając stabilne i długotrwałe źródło zasilania dla inteligentnych urządzeń,
- Mikroroboty i systemy mikroelektromechaniczne,
- Zaawansowane czujniki i urządzenia monitorujące – m.in. w lotnictwie i wojsku.
Długowieczność i stabilność tych baterii mogą również doprowadzić do powstania telefonów komórkowych, których nigdy nie trzeba ładować, co byłoby przełomem na rynku elektroniki użytkowej.
Czy chińska technologia zrewolucjonizuje rynek energetyczny?
Zachodnie media podkreślają, że miniaturyzacja reaktorów energii jądrowej może stanowić punkt zwrotny w nowej rewolucji technologicznej.
Chińska firma twierdzi, że jej bateria jądrowa jest pierwszą na świecie, w której zrealizowano miniaturyzację energii atomowej – wskazują eksperci.
Po zakończeniu rozpadu izotop niklu-63 przekształca się w stabilny izotop miedzi, który nie jest radioaktywny i nie stanowi zagrożenia dla środowiska. Dzięki temu nowa technologia może być postrzegana jako bardziej ekologiczna alternatywa dla tradycyjnych akumulatorów, eliminując problem ich utylizacji.
Jeszcze w 2025 roku technologia ta ma wejść na światowy rynek, a dalszy rozwój może sprawić, że długowieczne baterie staną się standardem w wielu gałęziach przemysłu.
Źródło:
- biznesalert.pl
Baterie jądrowe w smartfonach to potencjalna rewolucja, która uwolniłaby nas od ładowarek. Działałyby dzięki rozkładowi izotopów, dostarczając energię przez dziesiątki lat. Choć promieniowanie jest znikome, obawy o bezpieczeństwo mogą zniechęcić konsumentów. Produkcja takich baterii jest droga, a ich utylizacja wymaga specjalistycznych procesów. Czy wygoda przewyższy sceptycyzm? Kluczowe będą regulacje i kampanie edukacyjne, by przekonać rynek. Jeśli technologia stanie się przystępna, może zmienić sposób, w jaki korzystamy z urządzeń mobilnych.