O echipă de ingineri din China a creat o baterie nucleară, care poate furniza energie timp de 50 de ani fără reîncărcare

O echipă de ingineri din China, a startup-ului Betavolt, a anunţat crearea primei unei baterii nucleare pentru uz civil, care poate furniza energie timp de 50 de ani fără reîncărcare! Bateria conţine material radioactiv în interior, însă e încapsulată astfel încât să fie inofensivă la exterior.

Noua baterie are 15 mm lungime, 15 mm lăţime şi 5 mm înălţime, deci e efectiv un pătrat de 1,5 cm, mai mic decât multe monede, dar versiunea anunţată acum produce 3V de electricitate. Bateria conţine izotopul Nichel 63 ca material radioactiv stabil, în straturi combinate cu semiconductori de diamant de generaţia a 4-a.

Deci, în interior nu există vreun reactor nuclear minuscul, iar producţia de electricitate se bazează pe principiul captării energiei din dezintegrarea izotopilor nucleari şi convertirea acesteia de către semiconductori. Acest principiu tehnologic a fost studiat şi dezvoltat încă în anii 1960 de către SUA şi URSS, şi ambele ţări au reuşit să producător doar mostre de baterii mari, care generează temperaturi mari interioare şi erau potrivite doar folosirii în cosmos, la temperaturi ambientale foarte scăzute, unde răcirea avea loc oarecum în mod natural. Acele baterii nu puteau fi nicidecum utilizate în scopuri civile, pentru că aveau nevoie de o exploatare foarte specifică, cu cunoştinţe profesioniste.

Foto: Construcţia unei baterii termonucleare elaborate de NASA pentru spaţiu

Chinezii, însă, au dus mai departe explorările sovietice şi americane de acum 60 de ani şi au încercat miniaturizarea acestei tehnologii, prin folosirea unui izotop cât mai stabil, pe de o parte, dar mai ales prin dezvoltarea unui semiconductor care să permită transmiterea electronilor emişi de izotopul nuclear spre un circuit electric.

Acest semiconductor de diamant are o grosime de doar 10 microni. Două plăci de semiconductoare au între ele o folie de 2 microni de nichel 63. Astfel, din energia emanată de izotop, semiconductoarele preiau doar electronii pe care-i direcţionează spre circuitul bateriei. O baterie are mai multe asemenea module, unite împreună pentru a forma parametrii finali necesari, iar inginerii chinezi spun că tehnologia e scalabilă practic la orice putere şi tensiune necesară.

Foto: Construcţia noii baterii chinezeşti

Prima baterie lansată acum, e deja gata de producţia de serie şi are numele de BV100, fiind totodată şi prima baterie nucleară din lume, puse în producţia de serie. Ea are 3 volţi şi 100 microwaţi putere, ceea ce echivalează cu 0,0001 W. Pe zi, o asemenea baterie produce 8,64 jouli, iar pe an — 3,153 jouli.

Cifra de 0,000001 W putere pare foarte mică, fără îndoială, dar ea e deja utilizabilă pentru unele dispozitive foarte mici, care pot obţine astfel o durată de viaţă de 50 de ani imediat, cum ar fi spre exemplu, stimulatoarele cardiace. Însă compania chineză anunţă deja că anul viitor, în 2025, va lansa în producţie o baterie de 1 milion de ori mai puternică, care va avea 1 W. Iar asta înseamnă că în anii următori pot veni şi baterii şi mai puternice, de 10 W, de 100 W sau mai mult.

Foto: Stimulatoarele cardiace sau aparatele auditive cohleare ar putea fi unele din primele domenii de aplicare ale noii baterii

Dar chiar şi cu bateria deja confirmată pentru anul 2025, de 1 W, câteva asemenea baterii unite împreună pot face o dronă să zboare în continuu, spre exemplu, sau un telefon mobil să nu se descarce niciodată timp de 50 de ani!

Şi, bineînţeles, într-un viitor mai îndepărtat, când ar fi lansate baterii şi mai puternice, dacă am putea câteva sute de asemenea baterii minuscule în carcasa de baterii a unei maşini electrice, am obţine o maşină electrică, care nu se descarcă timp de 50 de ani! Iar asta ar însemna o adevărată revoluţie tehnologică, când cuvântul autonomie nu s-ar mai măsura niciodată în kilometri, ci în ani!

Iar chinezii au cu siguranţă în vizor şi maşinile electrice în planurile lor pe termen lung, întrucât compară noua lor baterie electrică cu litiu-ion. Aceştia spun că spre deosebire de litiu-ion, care are 2.000 cicluri de încărcare în cel mai bun caz, bateria lor are un singur ciclu, care durează 50 de ani. Bateria lor, spun ei, poate funcţiona la temperaturi de la -60 grade Celsius până la 120 grade Celsius şi e imună la incendii şi chiar încercări de a o străpunge. Iar la sfârşitul a 50 de ani de viaţă, când izotopul Nichel 63 se „consumă”, el devine un izotop al cuprului, care e absolut inofensiv şi poate fi folosit în industrie fără vreo problemă de reciclare.

Mai mult ca atât, inginerii au făcut şi calcule de câtă energie poate stoca o asemenea baterie, raportată la greutate, şi au ajuns la cifra de 3.300 MWh de electricitate într-un singur gram de baterie! Deci, 3,3 GWh de electricitate care sunt eliberaţi constant pe parcursul a 50 de ani dintr-un singur gram. Iar asta ne permite să calculăm cât ar trebui să cântărească o baterie a unei maşini electrice ultra performante, de vreo 450 kW putere, sau vreo 611 CP. Admitem că bateria ar trebuie să livreze 500 kW în permanenţă, pentru a asigura orice rezerve. Asta înseamnă că în timp de o zi avem 500 kW x 24 ore = 12.000 kWh, sau 12 MWh. Într-un an, avem 12 MWh x 365 zile = 4.380 MWh de energie. Şi pentru că nu putem miza ca un gram de baterie să se descarce atât de repede, încât să asigure o asemenea putere, trebuie să calculăm puterea necesară în timp de 50 de ani, cât e rata calculată de descărcare — 4.380 x 50 = 219.000 MWh. Deci, ca să asigurăm alimentarea constantă — pentru că bateria funcţionează constant aici — timp de 50 de ani a unei maşini cu 611 CP, am avea nevoie de o baterie nucleară ce are înglobate în ea 219.000 MWh de energie. Şi pentru că inginerii chinezi spun că 1 gram stochează 3.300 MWh, calculăm greutatea necesară a bateriei — 219.000 MWh / 3.300 MWh/g = 66,36 grame! Deci, dacă ceea ce anunţă aceşti ingineri chinezi acum cu calculele lor de 3.300 MWh stocaţi într-un gram de baterie a adevărat, atunci ar însemna că o maşină electrică super performanţă a viitorului ar avea nevoie de o baterie de nici 67 grame! Chiar dacă aceşti chinezi ar fi greşit de o mie de ori scara calculelor lor, şi ar însemna o baterie de 1.000 de ori mai grea, asta ar însemna o baterie de doar 67 kg, care dă energie pentru 50 de ani înainte!

Ne aşteaptă, deci, timpuri interesante cu asemenea baterii! Iar dacă tot ceea ce anunţă acum aceşti ingineri chinezi deja ca fiind elaborat, patentat şi gata de producţia de serie, se va confirma în următorii ani, inclusiv prin lansări de baterii mai puternice, atunci descoperirea asta ar putea fi una care va schimba radical lucrurile în lume, peste tot unde e nevoie de surse mobile de energie, de la transporturi terestre la maritime, avioane, dar chiar şi producţia de electricitate la scară mare.