Sekret nieograniczonej energii tkwi w baterii wielkości monety — a Chiny już ją produkują

W świecie baterii , czas jest najważniejszy. Niezależnie od tego, czy jest umieszczona w najmniejszym urządzeniu do noszenia, czy zapewnia zasilanie awaryjne dla sieci elektrycznej, bateria, która zapewnia niezawodną energię przez dłuższy czas, zawsze przetrwa konkurencję — w przenośni i dosłownie.

Stany Zjednoczone przewodziły w innowacjach w zakresie baterii jądrowych przez ostatnie 70 lat — i nawet opracowały pierwszą baterię zasilaną promieniowaniem jądrowym w latach 50. Ale w XXI wieku Chiny stały się niekwestionowanym mistrzem baterii jądrowych , które umożliwiają zasilanie przedsięwzięć przez dziesięciolecia bez konieczności ładowania. Mogłyby stanowić kręgosłup dla całych branż, których jeszcze nie wymyśliliśmy, takich jak cybernetyka, która mogłaby umożliwić stworzenie prawdziwie inteligentnego robota lub misje w głębokiej przestrzeni kosmicznej, które mogłyby nas zabrać w gwiazdy. Na początku 2024 roku chińska firma Betavolt ujawniła baterię jądrową wielkości monety o nazwie BV100, która wykorzystuje nikiel-63 jako źródło radioaktywne, dając szacowaną żywotność 50 lat. Ale ta bateria nie jest tylko innowacją laboratoryjną — jest już produkowana masowo, z zamiarem zasilania technologii od urządzeń medycznych i lotniczych po przyszłe smartfony.

Dla większości z nas lepsze baterie są po prostu wygodą, ale w niektórych przypadkach żywotność baterii bardziej zbliżona do ludzkiego życia jest kluczowa. Bez takich długoterminowych baterii, które wykorzystują energię ze źródła promieniowania, możemy nie mieć nadziei na długoterminową eksplorację kosmosu lub ratujące życie interwencje medyczne. Niektóre pierwiastki, takie jak uran, są radioaktywne i mają niestabilne jądra atomowe, które spontanicznie tracą energię. Istnieje więcej niż jeden sposób na przechwycenie tej energii — w latach 50. i 60. XX wieku NASA opracowała radioizotopowe generatory termoelektryczne, które przekształcały ciepło z naturalnego rozpadu promieniotwórczego w praktyczną energię.

Chociaż nie wytwarzają tak dużej mocy jak metoda termoelektryczna NASA, te „baterie betawoltaiczne” mogą dostarczać niewielkie ilości niezawodnej energii przez okres do stu lat — a może nawet dłużej, w zależności od okresu półtrwania materiału. Może nie zastąpić starej, niezawodnej baterii litowo-jonowej, która zasila większość naszych gadżetów. Jednak długa żywotność baterii betawoltaicznej — w połączeniu z jej zdolnością do działania w ekstremalnych warunkach — sprawia, że ​​doskonale nadaje się ona do łazików planetarnych, czujników głębinowych, a nawet rozruszników serca. Zasadniczo wszędzie tam, gdzie rozpaczliwie chcesz uniknąć częstej wymiany baterii. Baterie jądrowe staną się jeszcze bardziej istotne, ponieważ świat nadal będzie się dekarbonizował, a jednocześnie będzie coraz bardziej zależny od inteligentnych czujników i innych urządzeń podłączonych do Internetu. Kilka krajów dąży do rozwoju baterii betawoltaicznych, w tym Chiny, USA, Korea Południowa i Europa.

Betavolt nie jest jedyną chińską firmą opracowującą udoskonalenia baterii jądrowych. Zaledwie w zeszłym tygodniu Northwest Normal University w Gansu w Chinach ogłosiło własną baterię jądrową opartą na węglu, która może wytrzymać do 100 lat. Chociaż podstawa tej baterii, węgiel-14, jest niezwykle rzadka, South China Morning Post poinformował, że Chiny mają komercyjny reaktor węglowy-14 w Zhejiang. Naśladując swój podręcznik fotowoltaiki dla energii słonecznej, Chiny budują cały łańcuch dostaw dla tych urządzeń w swoich granicach.

Podczas gdy Chiny idą naprzód, reszta świata ściga się, aby dogonić. W USA, City Labs z siedzibą w Miami na Florydzie gorączkowo pracuje nad mikroelektroniką opartą na betawoltaice do misji kosmicznych. W listopadzie 2024 r. firma otrzymała znaczne dofinansowanie od NIH na opracowanie długotrwałych baterii betawoltaicznych do rozruszników serca (dzięki małej głębokości penetracji, cząstki beta mogą być łatwo ekranowane przed ciałem). Zamiast niklu-63 bateria City Labs wykorzystuje tryt, który prawdopodobnie zapewni 20-letnią żywotność baterii. Idąc za przykładem Chin, firma uważa również, że łańcuch dostaw w USA mógłby wesprzeć produkcję baterii. Skalowalna produkcja trytu może się wydarzyć, ponieważ krajowe laboratoria i firmy torują sobie drogę, powiedział Peter Cabauy, dyrektor generalny City Lab, Chemistry World .

City Lab faktycznie opracowało pierwszą na świecie udaną baterię betawoltaiczną o nazwie „Betacel” w latach 70., ale stosunkowo ograniczona żywotność baterii w tamtym czasie, wraz z rosnącą stygmatyzacją nuklearną w USA, zasadniczo zepchnęły baterie betawoltaiczne do badań laboratoryjnych. Teraz czasy się zmieniają.

A City Lab nie działa w pojedynkę. Dwie amerykańskie firmy — Kronos Advanced Technologies Inc i Yasheng Group — ogłosiły w zeszłym roku wspólne partnerstwo w celu opracowania technologii baterii jądrowych. Wielka Brytania dołączyła do betawoltaicznej walki we wrześniu 2024 r., kiedy firma Arkenlight opracowała swoją pierwszą baterię węglową-14, wykonaną z odpadów jądrowych.

Nie trzeba wiele wyobraźni, aby zobaczyć, jak bateria, która naprawdę „działa i działa”, będzie przełomem dla wielu technologii. Ale jedno jest pewne — ubiegłoroczne ujawnienie 50-letniej baterii Betavolt było sygnałem ostrzegawczym dla firm, laboratoriów i rządów na całym świecie. Ponad 70 lat po tym, jak Stany Zjednoczone opracowały pierwszą na świecie baterię betawoltaiczną, wydaje się, że czas tej technologii w końcu nadszedł.

Możliwe, że Stany Zjednoczone nie będą przewodzić tej zmianie.