Tecnologia Betavolt, una empresa amb seu a Pequín ha anunciat la miniaturització de nuclear bateria amb radioisòtop Ni-63 i mòdul de semiconductor de diamant (semiconductor de quarta generació).
Nuclear bateria (coneguda de manera diversa com a atòmica bateria o bateria de radioisòtops o generador de radioisòtops o bateria de radiació-voltaica o bateria betavoltaica) consta d'un radioisòtop emissor beta i un semiconductor. Genera electricitat mitjançant la transició semiconductora de partícules beta (o electrons) emeses pel radioisòtop níquel-63. El Betavoltaic bateria (és a dir nuclear bateria que utilitza emissions de partícules beta de l'isòtop Ni-63 per a la generació d'energia) està disponible des de fa més de cinc dècades des del primer descobriment el 1913 i s'utilitza habitualment en space sector per alimentar les càrregues útils de les naus espacials. La seva densitat d'energia és molt alta però la potència de sortida és molt baixa. L'avantatge clau de nuclear la bateria és una font d'alimentació contínua i de llarga durada durant cinc dècades.
Taula: Tipus de bateria
Bateria química converteix l'energia química emmagatzemada al dispositiu en electricitat. És bàsicament una cèl·lula electroquímica que consta de tres elements bàsics: un càtode, un ànode i un electròlit. Es pot recarregar, es poden utilitzar diferents metalls i electròlits, per exemple, piles alcalines, hidrur metàl·lic de níquel (NiMH) i ions de liti. Té una baixa densitat de potència però una sortida d'alta potència. |
Bateria de combustible converteix l'energia química d'un combustible (sovint hidrogen) i d'un agent oxidant (sovint oxigen) en electricitat. Si l'hidrogen és el combustible, els únics productes són l'electricitat, l'aigua i la calor. |
bateria nuclear (també conegut com Bateria atòmica or Bateria de radioisòtops or generador de radioisòtops o Bateries radiació-voltaiques) converteix l'energia dels radioisòtops de la desintegració d'un isòtop radioactiu per generar electricitat. La bateria nuclear té una alta densitat d'energia i és de llarga durada, però té l'inconvenient de la baixa potència de sortida. Bateria betavoltaica: bateria nuclear que utilitza emissions beta (electrons) del radioisòtop. Bateria de raigs X-voltaica utilitza la radiació de raigs X emesa pel radioisòtop. |
Tecnologia BetavoltLa veritable innovació és el desenvolupament d'un semiconductor de diamant de quarta generació d'un sol cristall de 10 micres de gruix. El diamant és més adequat per al seu ús a causa de la seva gran bretxa de banda de més de 5eV i la seva resistència a la radiació. Els convertidors de diamants d'alta eficiència són la clau per a la fabricació de bateries nuclears. Les làmines de radioisòtop Ni-63 de 2 micres de gruix es col·loquen entre dos convertidors de semiconductors de diamant. La bateria és modular i consta de diverses unitats independents. La potència de la bateria és de 100 microwatts, la tensió és de 3V i la dimensió és de 15 X 15 X 5 mm3.
La bateria betavoltaica de la firma nord-americana Widetronix utilitza un semiconductor de carbur de silici (SiC).
BV100, la bateria nuclear en miniatura, desenvolupada per Tecnologia Betavolt es troba actualment en fase pilot i és probable que entri a l'etapa de producció en massa en un futur proper. Això podria servir per alimentar equips d'IA, equips mèdics, sistemes MEMS, sensors avançats, petits drons i micro-robots.
Aquestes fonts d'energia micro miniaturitzades són necessàries a l'hora en vista dels avenços en nanotecnologia i electrònica.
Tecnologia Betavolt planeja llançar una bateria amb una potència d'1 watt el 2025.
En una nota relacionada, un estudi recent informa d'una nova bateria de radiació voltaica de raigs X (raigs X-voltaica) amb una potència de sortida fins a tres vegades més gran que la de la betavoltaica d'última generació.
***
Referències:
- Betavolt Technology 2024. Notícies – Betavolt desenvolupa amb èxit una bateria d'energia atòmica per a ús civil. Publicat el 8 de gener de 2024. Disponible a https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html
- Zhao Y., et al 2024. Nou membre de micro fonts d'energia per a exploracions ambientals extremes: bateries de raigs X-voltaiques. Energia aplicada. Volum 353, Part B, 1 de gener de 2024, 122103/ DOI: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103
***