Baterie zasilane energią jądrową mogą wyeliminować potrzebę ładowania

Baterie litowo-jonowe napędzają dziś niemal wszystko – od smartfonów po samochody elektryczne. Jednak ich ograniczona żywotność, konieczność częstego ładowania oraz problemy ekologiczne związane z wydobyciem litu skłoniły naukowców do poszukiwania alternatyw.

Przełomową koncepcję przedstawił profesor Su-Il In z Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology w Korei Południowej. Na wiosennej konferencji American Chemical Society 2025, która odbyła się w dniach 23–27 marca, zaprezentował on wyniki badań nad nuklearnymi bateriami radiowęglowymi, które mogą działać przez setki, a nawet tysiące lat bez potrzeby ładowania.

Profesor Su-Il In zaprezentował  wyniki badań nad nuklearnymi bateriami radiowęglowymi, które mogą działać przez setki, a nawet tysiące lat bez potrzeby ładowania.

Jak działają nuklearne baterie radiowęglowe?

Zasada działania tych baterii opiera się na wykorzystaniu rozpadu promieniotwórczego węgla-14 (radiowęglowego) – izotopu o okresie półtrwania wynoszącym 5730 lat. To oznacza, że baterie te mogą teoretycznie dostarczać energię przez całe ludzkie życie, a nawet znacznie dłużej.

Tradycyjne źródła energii jądrowej, takie jak uran czy pluton, emitują groźne promieniowanie gamma. Jednak węgiel-14 generuje jedynie promieniowanie beta, które można łatwo ekranować cienką warstwą aluminium. Dzięki temu baterie radiowęglowe są bezpieczne i mogą być stosowane w kompaktowych urządzeniach.

Baterie te należą do tzw. betawoltaicznych źródeł energii, które przekształcają promieniowanie beta w prąd elektryczny. Kluczowym elementem nowego projektu jest półprzewodnik na bazie dwutlenku tytanu (TiO₂), stosowany również w ogniwach słonecznych.

Nowatorska konstrukcja zwiększa wydajność

Dotychczasowe projekty betawoltaiczne miały niski współczynnik konwersji energii – około 0,48%. Jednak zespół profesora In dokonał przełomu, umieszczając radiowęgiel zarówno na anodzie, jak i katodzie baterii.

Ten zabieg zwiększył liczbę emitowanych cząstek beta, jednocześnie zmniejszył straty energii związane z dystansem między elektrodami i ulepszył sprawność konwersji energii do 2,86%, co oznacza sześciokrotną poprawę względem wcześniejszych modeli. Chociaż nadal daleko im do baterii litowo-jonowych (które osiągają wydajność na poziomie 90%), to ich niezwykła żywotność może uczynić je rewolucyjnym rozwiązaniem.

Potencjalne zastosowania – od medycyny po kosmos

Dzięki ogromnej trwałości, baterie radiowęglowe mogą znaleźć zastosowanie w wieku dziedzinach, w tym:

• Medycynie – np. rozruszniki serca, które nigdy nie wymagają wymiany, eliminując konieczność ryzykownych operacji.
• Satelitach i misjach kosmicznych – gdzie długowieczne źródła energii są kluczowe.
• Czujnikach i urządzeniach IoT – działających w trudno dostępnych miejscach.
• Dronach i pojazdach autonomicznych – które mogłyby działać nieprzerwanie przez lata.

Co dalej?

Zespół profesora In pracuje nad dalszą optymalizacją baterii, w tym poprawą konstrukcji emiterów promieniowania beta oraz wydajniejszych absorberów energii. „Możemy umieścić bezpieczną energię jądrową w urządzeniach wielkości palca” – powiedział profesor In. Jego wizja zakłada, że w przyszłości technologia jądrowa nie będzie ograniczona do ogromnych elektrowni, lecz stanie się częścią codziennych gadżetów.