Onderzoekers hebben een prototype van een kernbatterij ontwikkeld die kleine apparaten tientallen jaren kan laten werken – zonder opladen. De batterij gebruikt koolstof-14, een radioactieve vorm van koolstof, om veilig en efficiënt energie op te wekken.
De doorbraak werd gepresenteerd tijdens een recente bijeenkomst van de American Chemical Society door Su-Il In van het Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology in Zuid-Korea. "Ik besloot een radioactieve koolstofisotoop te gebruiken omdat deze alleen bètastraling genereert", aldus dr. In.
Bètastralen zijn snelle elektronen die gemakkelijk afgeschermd kunnen worden, waardoor koolstof-14 een veilige keuze is voor miniatuurkernbatterijen. Het prototype is ontworpen om een constante stroom elektriciteit op te wekken via een bètavoltaïsch proces: elektronen die door de radiokoolstof worden uitgezonden, botsen op een titaniumdioxide-halfgeleider, die vervolgens stroom door een extern circuit stuurt.
In tegenstelling tot lithium-ionbatterijen, die na verloop van tijd degraderen en vaak opgeladen moeten worden, zouden deze kernbatterijen een veel langere levensduur kunnen bieden. "De prestaties van lithium-ionbatterijen zijn bijna verzadigd", legde Dr. In uit.
De impact op het milieu speelt ook een rol. De productie van lithium-ionbatterijen vereist mijnbouw, intensief energieverbruik en een hoog waterverbruik. Radiokoolstofbatterijen daarentegen zouden de noodzaak van dergelijk intensief grondstoffengebruik kunnen verminderen, vooral in kleine, kritische toepassingen.
Dr. In ziet een enorm potentieel in medische technologie. "We kunnen veilige kernenergie in apparaten ter grootte van een vinger stoppen", zei hij. Apparaten zoals pacemakers zouden een leven lang mee kunnen gaan, waardoor herhaaldelijke operaties om de batterij te vervangen, overbodig zouden worden.
Hoewel de energie-efficiëntie nog steeds verbeterd moet worden, zeggen onderzoekers dat deze technologie een nieuwe weg kan openen voor de stroomvoorziening van elektronica, vooral wanneer betrouwbaarheid, duurzaamheid en minimaal onderhoud essentieel zijn.
