O echipă de ingineri din China a creat o baterie radio fotovoltaică, ce poate livra energie 50 ani fără întrerupere

Longevitatea bateriilor e un atribut care-i fascinează şi intrigă de mult timp pe oamenii de ştiinţă. În timpurile noastre, marea luptă se duce pentru baterii care să poată rezista un număr cât mai mare de cicluri de încărcare şi descărcare, care să aibă o densitate energetică maximă, care să furnizeze putere mai mare raportată la capacitatea proprie şi să aibă o degradare cât mai mică în timp. Dar în acelaşi timp, o filieră cu totul separată în lumea bateriilor o reprezentă tehnologia bazată elemente radioactive, care să poată asigura baterii care stochează în ele atât de multă energie, încât descărcarea lor durează zeci de ani. Acum o echipă de ingineri din China a creat o baterie radio fotovoltaică, ce poate livra energie timp de 50 de ani fără întrerupere.

Nu e prima baterie bazată pe tehnologie nucleară, acest principiu fiind studiat şi parţial aplicat chiar şi de industria aerospaţială, pentru soluţii unde e nevoie de energie pe termen lung, fără reîncărcare. Dar în China în ultimii ani aceste tehnologii sunt studiate mult mai intens, cu ideea de a se reuşi crearea unor baterii mai puternice, care ar putea fi aplicate în mai multe domenii.

În ianuarie 2024 scriam despre bateria start-up-ului chinez Betavolt, care dezvoltase o baterie nucleară cu izotopul Nichel 63 ca material radioactiv stabil, în straturi combinate cu semiconductori cu diamant de generaţia a 4-a, convertirea radiaţiei în electricitate având loc cu ajutorul acelor semiconductori. În acel caz chinezii au perfecţionat o tehnologie aerospaţială aplicată acum 60 de ani, şi au reuşit s-o facă mai stabilă şi mai eficientă, prin semiconductorul mai avansat şi izotopul mai rapid folosit. Durata de descărcare a acelei baterii e de 50 ani, dar e o tehnologie scumpă, ce merită aplicată doar în domenii foarte specifice.

În martie 2025, scriam despre o altă echipă de ingineri chinezi, de la universitatea NWNU din Gansu, care au creat o altă baterie nucleară, numită Zhulong-1. De această dată bateria promitea 100 de ani durată de viaţă şi folosea un izotop numit Carbon 14. Proprietăţile fizice de dezintegrare a acestor atomi permiteau captarea de către un alt tip de semiconductori a sarcinilor electrice şi convertirea lor în electricitate.

Dar azi vorbim despre o echipă de ingineri de la universitatea Xiamen şi de la Institutul de Energie Nucleară din China, care au creat o nouă baterie nucleară care promite o durată de viaţă similară de 50 de ani, dar care anunţă un randament energetic de 3 ori mai mare decât elaborările anterioare. Şi mai are o deosebire majoră în modul în care converteşte radiaţia în electricitate.

Bateria e construită stratificat şi straturile radioactive conţin Stronţiu-90. Acestea emit particule beta, care ajung pe straturile scintilatoare — adică straturi rolul cărora e să modifice frecvenţa iluminării primite, în acest caz a iradierii. Aceste straturi scintilatoare sunt compuse din aluminiu, gadoliniu şi un component cheie — ceriul. Această combinaţie face acest strat scintilator să convertească radiaţia în fotoni vizibili, în loc să-i irosească în căldură.

Mai departe, aceşti fotoni vizibili sunt captaţi de un strat similar celor din panourile fotovoltaice, are captează direct fotonii şi-i transformă în electricitate. Practic, această configuraţie reuşeşte să transforme radiaţia în emisii de lumină, iar lumina e transformată în electricitate în mod similar panourilor fotovoltaice. Randamentul final obţinut e de 2,96%, ceea ce e de 3 ori mai mult decât standardele obişnuite pentru asemenea aplicări.

Echipa de ingineri a ajuns şi la parametrii de tensiune doriţi, obţinând 2,14 V dintr-o singură mică celulă. Pentru comparaţie, celulele mari din bateriile maşinilor au de obicei 3,5-3,7 V, prin urmare parametrii rezultaţi din noua baterie sunt foarte apropiaţi şi n-ar fi o problemă în a-i adapta pentru specificaţiile dorite.

Echipa de ingineri a simulat în teste de laborator şi o utilizare intensă pe durata a 50 de ani şi a obţinut o degradare e doar 13,8% la o asemenea exploatare pe termen lung, iar degradarea vine de la performanţa convertirii lumini în electricitate. Deci după 50 de ani această baterie n-ar oferi puterea maximă de descărcare de la început, ci cu 13,8% mai puţin. Însă asta s-ar întâmpla după 50 de ani fără reîncărcare!

Chinezii spun că producţia la scară largă ar fi deocamdată limitată din cauza preciziei deosebite necesare şi a costului ridicat pentru izotopul stonţiu-90. Dar acolo unde se consideră că o investiţie mare într-o baterie care să furnizeze energie timp de minim 50 de ani e justificată, noua baterie poate asigura parametri absolut fascinanţi.