Vedci prišli s novým typom batérie! Má sa vyrábať z tohto materiálu
Výskumníci pracujú na využívaní starého jadrového odpadu, ktorý má ešte stále dostatok energie pre využitie.
Vedci z Ohio State University predstavili revolučný koncept batérie, ktorý využíva jadrový odpad na produkciu elektrickej energie. Táto technológia, ktorá premieňa gama žiarenie z jadrového odpadu na elektrinu prostredníctvom svetla, otvára nové možnosti v oblasti energetiky a likvidácie rádioaktívneho odpadu.
Jadrové elektrárne, ktoré produkujú významnú časť elektrickej energie, čelia dlhodobému problému bezpečnej likvidácie rádioaktívneho odpadu. Tento odpad predstavuje riziko pre životné prostredie a jeho spracovanie je náročné a nákladné. Nová batéria, vyvinutá tímom vedeným Raymondom Caom, profesorom mechanického a leteckého inžinierstva, ponúka inovatívne riešenie tohto problému.
Batérie sú v podstate z jadrového odpadu
Batéria využíva scintilačné kryštály a solárne články na premenu gama žiarenia z jadrového odpadu na elektrinu. Scintilačné kryštály absorbujú gama žiarenie a emitujú svetlo, ktoré je následne zachytené solárnymi článkami a premenené na elektrický prúd.
Tento dvojstupňový proces umožňuje efektívne využitie energie z jadrového odpadu bez priameho kontaktu s rádioaktívnym materiálom. Prototyp batérie, s objemom približne 4 kubické centimetre, bol testovaný s využitím cézia-137 a kobaltu-60, dvoch významných produktov štiepenia z vyhoreného jadrového paliva. Tieto izotopy boli vybrané pre ich dlhý polčas rozpadu a vysokú energiu gama žiarenia. Testy v laboratóriu jadrového reaktora v štáte Ohio ukázali, že batéria generuje dostatočný elektrický výstup na napájanie mikroelektroniky.
Pri použití cézia-137 batéria produkovala 288 nanowattov, zatiaľ čo s kobaltom-60, silnejším izotopom, dosiahla výkon 1,5 mikrowattu, čo postačuje na napájanie malého senzora. Hoci súčasný výkon je nízky, výskumníci veria, že s vhodným zdrojom energie by sa batéria mohla škálovať na úroveň wattov a vyššie.
Neprehliadni
„Zbierame niečo, čo je od prírody považované za odpad, snažíme sa to premeniť na poklad,“ povedal Cao, ktorý je aj riaditeľom laboratória jadrového reaktora v štáte Ohio.
Batérie sú navrhnuté na použitie v prostrediach s vysokou úrovňou žiarenia, ako sú sklady jadrového odpadu, vesmírne sondy alebo hlbokomorské prieskumné systémy. V týchto aplikáciách by mohli nahradiť konvenčné batérie, ktoré majú obmedzenú životnosť a vyžadujú častú výmenu.
Batérie majú šancu pomôcť v redukovaní jadrového odpadu
Napriek použitiu gama žiarenia, ktoré je prenikavejšie ako röntgenové žiarenie, samotná batéria neobsahuje rádioaktívne materiály. To zaručuje bezpečnosť pri manipulácii a používaní. Bezpečnostné protokoly sa sústreďujú na ochranu pred externým zdrojom žiarenia, nie na samotnú batériu.
Výskumníci zistili, že výkon batérie ovplyvňuje aj tvar a veľkosť scintilačných kryštálov. Väčší objem a plocha kryštálov umožňujú absorbovať viac žiarenia a produkovať viac svetla, čo vedie k vyššiemu elektrickému výkonu.
„Toto sú prelomové výsledky, pokiaľ ide o výstupný výkon,“ povedal Ibrahim Oksuz, spoluautor štúdie. „Tento dvojkrokový proces je stále vo svojich prípravných fázach, ale ďalší krok zahŕňa generovanie väčších wattov pomocou zväčšených konštrukcií.“
Z ekonomického hľadiska, hoci výroba týchto batérií by bola spočiatku nákladná, potenciálne úspory pri likvidácii jadrového odpadu a dlhodobé využitie v náročných prostrediach by mohli prevážiť počiatočné investície. Ďalší výskum by mohol viesť k efektívnejším výrobným metódam a zníženiu nákladov.
„Koncept batérie využívajúcej jadrový odpad je veľmi sľubný,“ povedal Oksuz. „Stále je tu veľa priestoru na zlepšenie, ale verím, že v budúcnosti si tento prístup vytvorí dôležitý priestor v odvetví výroby energie aj senzorov.“, doplnil.
