China presenta la revolucionaria batería nuclear fotovoltaica “eterna”
Un innovador estudio revisado por pares revela que investigadores chinos han aumentado la eficiencia de un diseño de batería nuclear en hasta 8,000 veces, creando una fuente de energía potencialmente inagotable.
A principios de este año, se discutió un avance que prometía transformar el sector de las pilas de consumo: la empresa china Betavolt Technology anunció el éxito en laboratorio de una batería que utiliza energía atómica y tiene la capacidad de durar medio siglo. Este logro se basa en el uso de níquel-63 y un semiconductor de diamante avanzado.
Recientemente, China ha intensificado sus esfuerzos al presentar una pequeña batería nuclear fotovoltaica. Esta nueva batería se describe como adecuada para “todo”.
Un estudio publicado en Nature, revisado por pares, realizado por investigadores de la Universidad Soochow en China, afirma haber desarrollado una batería nuclear pequeña que se alimenta por desintegración radiactiva en lugar de reacciones químicas, con una duración potencial de décadas e incluso siglos.
El diseño es considerado el más eficiente hasta la fecha, acercándose a la viabilidad práctica. Los investigadores han logrado mejorar la eficiencia del diseño de una batería nuclear en un factor de 8,000 veces.
Los científicos se enfocaron en aprovechar los rayos alfa liberados por la descomposición de isótopos radiactivos, en un campo donde la mayoría de los avances se han centrado en la radiación beta.
La creciente demanda de soluciones de energía limpia y fuentes alternativas pequeñas y duraderas ha avivado el interés por las baterías nucleares, donde los radioisótopos alfa se consideran los candidatos más prometedores.
La razón detrás de esta preferencia radica en la alta energía de desintegración de los radioisótopos alfa, que oscila entre cuatro y seis megaelectronvoltios (MeV), lo que teóricamente les permite superar significativamente a los dispositivos basados en radioisótopos beta, cuyas energías de desintegración apenas alcanzan varias decenas de kiloelectronvoltios (keV).
Sin embargo, el equipo liderado por Wang Shuao ha identificado un desafío. Debido a la penetración extremadamente corta de las partículas alfa en sólidos, estas pierden considerable energía por el efecto de autoabsorción. Esto ha llevado a que la potencia de salida real de las baterías micronucleares de radioisótopos alfa se sitúe muy por debajo de las expectativas teóricas.
Wang, con una larga trayectoria enfocada en las necesidades estratégicas de China en el desarrollo nuclear sostenible y la seguridad, colaboró con investigadores del Instituto de Tecnología Nuclear del Noroeste y la Universidad de Xiangtan para diseñar esta batería nuclear. La clave de su éxito fue la incorporación de una capa que actúa como un panel solar para optimizar la utilización de la radiación alfa.
El “truco” de esta innovación consiste en lo que se denomina un “convertidor de energía incorporado”, que es una capa de polímero que rodea los isótopos, capturando la energía liberada durante la radiación y convirtiéndola en luz y luego en electricidad, similar a una célula fotovoltaica. Utilizando solo 11 microcurios del químico radiactivo sintético 243Am, el sistema generó radioluminiscencia visible a partir de la radiación alfa emitida por la descomposición del isótopo.
Según los análisis realizados, los experimentos mostraron que la potencia de salida de la luminiscencia era de 11.88 nanovatios, con una eficiencia de conversión de energía de desintegración en luz que alcanzaba un impresionante 3.43%.
Este dispositivo, considerado un tipo de batería nuclear fotovoltaica, convierte la radiactividad en energía eléctrica y tiene una vida útil extraordinariamente larga, funcionando de manera independiente ante variaciones de temperatura.
En el ámbito experimental, el artículo menciona que esta batería experimental presenta una eficiencia total de conversión de energía del 0.889% y produce 139 microvatios por curio.
Además, el diseño fue validado mediante pruebas experimentales y teóricas que demostraron esa notable mejora de 8,000 veces en la eficiencia de conversión de energía en comparación con arquitecturas de baterías convencionales.
Los autores subrayan que “el convertidor de energía es excepcionalmente estable, con parámetros de rendimiento casi inalterados durante 200 horas de funcionamiento continuo. Dado que la vida media del 243Am abarca varios siglos, la batería puede tener una vida útil igual”.
