Южнокорейские исследователи из Института науки и технологий Тэгу Кёнбук представили прототип батареи, способной генерировать электричество десятилетиями без подзарядки. В основе технологии — радиоактивный углерод-14, который выделяет безопасные для человека бета-частицы. Их энергия преобразуется в электричество с помощью полупроводника из диоксида титана — материала, используемого в солнечных панелях.

Литий-ионные аккумуляторы, несмотря на повсеместное применение, имеют очевидные недостатки: ограниченный срок службы, вредные для экологии производство и утилизация, а также «потолок» эффективности. «Производительность таких батарей практически достигла максимума», — подчёркивает профессор Ин Су Ил, руководитель проекта. Его команда решила использовать углерод-14 — побочный продукт атомных электростанций, который дёшев, доступен и обладает периодом полураспада 5730 лет.

Прототип ядерной батареи с радиоуглеродом на обоих электродах. Двойное размещение изотопа сократило потери энергии и повысило КПД в шесть раз — до 2,86%. Источник: Su-Il In

Принцип работы напоминает солнечные элементы, но вместо света здесь задействованы бета-частицы. Учёные обработали полупроводник красителем на основе рутения, усилив его лимонной кислотой. При столкновении частиц с этим слоем возникает цепная реакция — «электронный лавинный эффект», генерирующий ток. Ключевой прорыв — размещение радиоуглерода на обоих электродах, что сократило потери энергии и повысило КПД с 0,48% до 2,86%.

Такие батареи могут питать устройства, где частая замена источника энергии неудобна или опасна: кардиостимуляторы, датчики в труднодоступных зонах (например, на океанском дне) или космические зонды. Технология безопасна — бета-излучение блокируется алюминиевой фольгой.

Однако текущая мощность прототипа пока что слишком мала для смартфонов или электромобилей. Следующая задача — оптимизировать форму излучателя и найти материалы, эффективнее поглощающие частицы. «Мы приближаемся к эре компактных ядерных источников размером с палец», — говорит профессор Ин.

Если разработчикам удастся увеличить КПД, то технология может стать частью климатической стратегии, сократив зависимость от лития и гигантских АЭС. Вместо них — миниатюрные «атомные» элементы в устройствах, которые окружают нас каждый день.

Подробнее на iXBT