A China fez progressos significativos no Desenvolvimento de uma bateria nuclear sem lítioprojetado para operar por milhares de anos sem a necessidade de recarga. O projeto, promovido pela Pesquisador da Northwest Normal University juntamente com a empresa Gansu Zhulong Technology, utilizou Carbono-14 e um conversor de carboneto de silício para transforma a energia liberada pelo decaimento radioativo em eletricidade.
Chamada de “Qianjiyuan Tianshu”, esta bateria não segue o mesmo princípio das baterias químicas tradicionais, pois não armazena energia para liberá-la posteriormente. Em vez de, gera eletricidade continuamente do processo natural de decaimento de um isótopo radioativo. Segundo ele Postagem matinal do sul da ChinaO carbono-14 tem uma vida útil de 5.730 anos.
A bateria chinesa que dura mais de 5.700 anos
O desenvolvimento desta bateria é apoiado pela pesquisa anterior do mesmo grupo, apresentada em 2024 Zhu Long-1seu primeiro protótipo foi baseado em carbono-14. A nova versão apresenta melhorias significativas, com design mais compacto, integração mais eficiente de componentes e melhor desempenho de material radioativo. Segundo os pesquisadores, o aparelho utiliza apenas 22% da fonte radioativa utilizada no modelo anterior, mas consegue multiplicar a potência por 2,6 sem comprometer a tensão ou a estabilidade do sistema.
Ao contrário das baterias convencionais, esta tecnologia dispensa lítio e não depende de reações químicas para gerar eletricidade. As baterias nucleares, também conhecidas como baterias de radioisótopos, produzem energia aproveitando o decaimento de materiais radioativos, o que lhes permite fornecer um fornecimento contínuo por longos períodos. Esta característica torna-os uma opção particularmente interessante para aplicações nas quais a substituição ou recarga de uma bateria é complexa ou impossível.
Como gera eletricidade
A bateria tem volume de 16,8 centímetros cúbicos e integra fonte de energia 129 milicuries de carbono-14. Com esta configuração, ele é capaz de fornecer corrente de 0,713 microamperes, tensão de 2,06 volts e potência máxima de 1,13 microwatts. Em vez de depender de sistemas termoelétricos que convertem calor em eletricidade, o dispositivo beneficia diretamente das partículas beta emitidas durante o decaimento do carbono-14.
Para fazer isso, use um Transdutor de carboneto de silício desenvolvido na Chinaresponsável por converter essa radiação em corrente elétrica através de um processo semelhante ao de um painel solar, embora a luz seja substituída por partículas beta. Embora o tamanho do dispositivo tenha sido reduzido em apenas cerca de 17%, a densidade de potência por unidade de volume aumentou 15 vezes.
Os pesquisadores acreditam que esta tecnologia pode ter aplicações em ambientes onde o acesso para substituir ou carregar uma bateria é extremamente difícil. Possíveis aplicações incluem Sensores ambientais instalados sob o gelo polarBóias de monitorização de águas profundas, sistemas de controlo de infra-estruturas subterrâneas, equipamentos científicos destinados a missões espaciais e até certos implantes médicos que requerem uma fonte de energia capaz de funcionar durante décadas sem manutenção.
“O isótopo de carbono-14 tem meia-vida de até 5.730 anos, e a bateria nuclear de carbono-14, teoricamente, tem uma vida ultralonga de milhares de anos, bem como adaptabilidade a temperaturas extremas de -100°C a 200°C”, disse Su Maogen, líder da equipe de projeto da Northwestern Normal University. “Usamos uma fonte radioativa de carbono-14 para aumentar a potência de saída da bateria nuclear de carbono-14 “Qianjiyuan Tianshu” para o nível de microwatts e combinamos com o transdutor de carboneto de silício de alto desempenho e alta eficiência “Qianjiyuan Nengshu” para conversão de energia. Detecção, exploração em alto mar e viagens espaciais, e fornece suporte de energia contínuo e estável.
Primeira bateria de carbono-14
Embora a China apresente este desenvolvimento como um importante avanço tecnológico, não é a primeira bateria de carbono-14 criada no mundo. Em 2024, investigadores da Universidade de Bristol, em colaboração com o Autoridade de Energia Atômica do Reino Unidorevelou um protótipo que usava carbono-14 encapsulado em diamante para gerar eletricidade. O principal diferencial da proposta chinesa está na utilização de transdutor de carboneto de silício, design mais compacto e maior integração dos componentes eletrônicos em um único dispositivo.
Além disso, a afirmação de que a bateria funcionará durante milhares de anos deve ser interpretada com cautela. Embora o carbono-14 tenha meia-vida de 5.730 anos, isso se refere apenas ao Tempo durante o qual o material radioativo continua a liberar energia. Na prática, outros elementos do dispositivo, como circuitos eletrónicos, ligações, cápsulas ou sistemas auxiliares, estão sujeitos ao desgaste e ao envelhecimento, pelo que a sua vida útil é muito inferior à do próprio isótopo radioativo.