Литиево-йонните батерии в домакинските уреди и електрическите автомобили се разграждат с времето и изискват все по-често зареждане. Корейски учени създадоха компактна атомна батерия, която може да превръща енергията от въглеродните радиоизотопи в електрически ток в продължение на десетилетия – при това без никакъв радиационен риск. Теоретичната продължителност на живота е около 5700 години.

Честото зареждане, необходимо за литиево-йонните батерии, не е просто неудобство. То ограничава потенциала на мобилните технологии, като например дроновете и оборудването за дистанционно наблюдение. Освен това добивът на литий е енергоемък, а неправилното утилизиране на литиево-йонните батерии води до замърсяване на околната среда. Въпреки това, с нарастването на общия брой използвани свързани устройства, центрове за данни и други компютърни технологии, търсенето на батерии с дълъг живот продължава да се увеличава.

Вероятно дори най-добрите литиево-йонни батерии няма да могат да отговорят на това търсене, пише EurekAlert. Ефективността на литиево-йонните батерии почти е достигнала своя предел. Като алтернатива на лития екип от учени от Института за наука и технологии Daegu Gyeongbuk в Южна Корея разработва атомни батерии.

Атомните батерии генерират електричество с помощта на високоенергийни частици, които излъчват радиоактивни вещества. Обикновено това се прави с помощта на вещества, които излъчват меко бета-излъчване, което може да бъде екранирано с тънък алуминиев лист.

Корейските учени са създали прототип на бета-волтаична батерия с въглерод-14 – нестабилна и радиоактивна форма на въглерода. Радиовъглеродът е подходящ, тъй като излъчва само бета-лъчи и е евтин като страничен продукт на атомните електроцентрали, лесно достъпен и лесно рециклируем. Периодът на полуразпад на радиоактивния въглерод е около 5700 години.

В допълнение към излъчвателя най-важният компонент на бета-волтаичната батерия е полупроводникът, отговорен за генерирането на електроенергията. За да подобрят ефективността на преобразуване на енергията, Ин и екипът му използват полупроводник на основата на титанов диоксид, сенсибилизиран с багрило на основата на рутений. Те са засилили връзката между титановия диоксид и багрилото, като са ги обработили с лимонена киселина. Когато бета-радиацията от радиовъглерода се сблъска с багрилото, възниква каскадна реакция на пренос на електрони, известна като електронна лавина. Това повишава ефективността на полупроводника.

Радиовъглеродът присъства и в електродите. Като третират анода и катода с радиоактивния изотоп, изследователите увеличават количеството на генерираните бета-лъчи и намаляват загубата на енергия от бета-лъчите. В сравнение с предишния дизайн на батерията с радиовъглерод само върху катода, новият дизайн има много по-висока ефективност на преобразуване на енергията: от 0,48% до 2,86%.

Китайски изследователи наскоро разработиха подобна ядрена батерия на базата на въглерод-14, капсулиран в силициев карбид. Прототипът Candle Dragon One демонстрира ефективност от над 8% и енергийна плътност 10 пъти по-висока от тази на литиево-йонните аналози.