Por World energy trade – 19 de septiembre de 2024
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Investigadores han creado una batería nuclear con una eficacia sin precedentes: 8.000 veces más eficiente.
La batería desarrollada por el equipo de investigadores de la Universidad china de Soochow aprovecha la energía de la desintegración radiactiva, un proceso asociado a los residuos nucleares.
«Las baterías micronucleares aprovechan la energía de la desintegración radiactiva de radioisótopos para generar electricidad a pequeña escala, normalmente en el rango de los nanowatios o microwatios», explican los investigadores en su estudio.
Afirman que el proceso de desintegración radiactiva no se ve influido por factores ambientales, como la temperatura, la presión y los campos magnéticos.
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«Esto convierte a la batería micronuclear en una fuente de energía duradera y fiable en escenarios en los que las baterías convencionales resultan poco prácticas o difíciles de sustituir».
Este avance nos acerca a un futuro en el que las fuentes de energía en miniatura puedan funcionar durante décadas sin necesidad de recarga.
Diseño innovador
El concepto de utilizar la desintegración radiactiva para crear pilas de larga duración ha intrigado a los científicos durante más de cien años. Sin embargo, su escasa eficiencia ha limitado hasta ahora su uso práctico.
Este innovador diseño de batería se basa en la combinación estratégica de materiales. El equipo utilizó americio, un elemento radiactivo considerado habitualmente residuo nuclear, que emite energía a través de partículas alfa.
Estas partículas son muy energéticas, pero tienden a perder su energía rápidamente en el entorno, lo que dificulta su aprovechamiento eficiente.
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«La grave autoadsorción en las arquitecturas tradicionales de las baterías micronucleares impide la conversión de energía de desintegración α de alta eficiencia, lo que dificulta el desarrollo de baterías micronucleares de α-radioisótopos», señala el estudio.
Transformar la energía
Para solucionar este problema, los investigadores incrustaron americio en un cristal de polímero especializado que actúa como un transformador. Transforma la energía fugaz de las partículas alfa en una luminiscencia verde estable y sostenida.
Este cristal brillante se combina con una célula fotovoltaica, un dispositivo que convierte la luz en electricidad. Es similar a un panel solar en miniatura, pero alimentado por el resplandor verde del cristal dopado con americio en lugar de por la luz solar.
A continuación, el dispositivo se encapsula en una pequeña célula de cuarzo. El resultado es una micropila nuclear que, a pesar de su minúsculo tamaño, puede generar un suministro estable de electricidad durante décadas.
«A diferencia de las baterías químicas, la longevidad de una batería micronuclear está ligada a la vida media del radioisótopo utilizado, lo que permite una vida operativa de varias décadas», señala el estudio.
Las pruebas revelaron que esta batería podía producir un suministro eléctrico constante durante más de 200 horas, lo que demuestra una longevidad excepcional. Y lo consigue con un mínimo de material radiactivo, lo que la convierte en una opción más segura y sostenible.
A pesar de que el americio tiene una vida media de 7.380 años, se espera que la batería nuclear dure sólo unas décadas. Esta limitación se debe a que los componentes que recubren el material radiactivo se degradarán gradualmente con el tiempo debido a la exposición a la radiación.
Aplicaciones y potencial futuro
Expertos como Michael Spencer, de la Universidad Estatal Morgan de Maryland, han destacado la «gran mejora de la eficiencia de conversión y la potencia de salida» en comparación con versiones anteriores.
Aunque actualmente la potencia de salida de esta batería es modesta, ya que se necesitan miles de millones de ellas para encender una sola bombilla, el potencial es inmenso.
Mientras tanto, el equipo de investigación se centra en mejorar la eficiencia, la potencia de salida, la seguridad y la facilidad de uso de la batería, teniendo en cuenta la precaución necesaria al manipular materiales radiactivos.
«Lo ideal sería utilizar nuestra batería micronuclear para alimentar sensores en miniatura en entornos remotos o difíciles donde las fuentes de energía tradicionales son poco prácticas, como la exploración de las profundidades marinas, las misiones espaciales o las estaciones de control remoto», concluye Shuao Wang, de la Universidad de Soochow.
Aunque aún quedan retos por superar, este avance representa un gran paso hacia un futuro en el que las baterías nucleares podrían utilizarse de forma generalizada».
Con información de Interesting Engineering.
Foto tomada de pixabay.com
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