A bétavoltaikus hatás a radioaktív bomlás egyik formáját, a bétasugárzást használja fel, kihasználva, hogy ez a sugárzás áramot indít egyes anyagokban. A koreai Daegu Gyeongbuk Tudományos és Technológiai Intézet kutatói festékkel érzékenyített bétavoltaikus cellának elnevezett akkumulátora is ezen a hatáson alapszik.
Megoldásukban a bétarészecskéket a napelemekben is általánosan használt titán-dioxid-félvezetőbe ütköztetik. A félvezetőt ruténium alapú festékkel kezelték, hogy javítsák az anyag fényérzékenységét és elektronvezető képességét. Ezen kívül citromsavas kezeléssel erősítették a titán-dioxid és a festék közötti kapcsolatot. Amikor a C-14 béta sugarai ütköznek a kezelt felülettel, elektrontranszfer reakciók kaszkádja, úgynevezett elektronlavina következik be. Ezután a lavina áthalad a festéken, és a titán-dioxid hatékonyan összegyűjti a keletkezett elektronokat, amelyek egy külső áramkörön áthaladva hasznosítható elektromosságot eredményeznek.
Az új akkumulátorban a festékérzékeny anódra és katódra is került C-14. Azáltal, hogy mindkét elektródát radioaktív izotóppal kezelték, a kutatók növelték a generált bétasugarak mennyiségét, és csökkentették a bétasugárzás távolsággal összefüggő energiaveszteségét.
Su-Il In
A szén-14 izotóp felezési ideje körülbelül 5730 év, ami azt jelenti, hogy ha van egy adott mennyiségű C-14 atom, akkor ennyi idő eltelte után is még csak a fele bomlott le más izotópokká. Tehát egy ilyen akkumulátor elméletileg csaknem hatezer év után is képes az eredeti teljesítmény 50 százalékát produkálni, bár ez hangsúlyozottan csak egy elméleti érték, valós alkalmazás esetén ez az idő sokkal rövidebb lenne, de még így is száz évekről lehet szó.
A prototípus akkumulátor teljesítménysűrűsége meglehetősen kevés, egy egyszerű zsebszámológép működéséhez szükséges energia körülbelül 0,4 százalékát adja. Ennek ellenére elegendő energiát termel orvosi eszközök, például szívritmus-szabályozók vagy távoli környezeti érzékelők működtetéséhez. RFID-címkéket vagy mikrochipeket is táplálhat, vagy kondenzátorokat tölthet fel olyan eszközökhöz, amelyeknek hirtelen van szükségük energiára.
Ma már rengeteg egészen alacsony fogyasztású technológia létezik, amelyekhez egy ilyen akkumulátor bőven megfelel, arról nem is beszélve, hogy valójában a technológia még fejlesztés alatt áll. A bétasugárzást kibocsátó anyag alakjának optimalizálására és a hatékonyabb bétasugár-elnyelők kifejlesztésére irányuló további erőfeszítések javíthatják az akkumulátor teljesítményét és növelhetik az energiatermelést.
Radioaktív sugárzásról, -bomlásról hallva óhatatlanul is felmerüé a biztonság kérdése. A kutatók nem is kételkednek a kialakítás biztonságában. A szén-14-ből kibocsátott bétarészecskék már szinte mindenben jelen vannak, így természetesen az emberi szervezetben is – mutat rá a New Atlas. Az ilyen akkumulátorokat árnyékolni is nagyon egyszerű, elegendő hozzá egy vékony alufólia. A szilárd halmazállapotú és gyúlékony anyagok nélkül készült kis nukleáris akkumulátorok tulajdonképpen még biztonságosabbak is lehetnek, mint a ma elterjedten használt lítium-ion akkumulátorok, amelyek esetenként hajlamosak a robbanásra.
A szén-14 izotóp hosszú felezési idejére persze más kutatók is felfigyeltek. Nemrégiben például gyémántba zárt szén-14 izotóppal állították elő egy örökké működő akkumulátor prototípusát.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának Facebook-oldalát.
