Jaderné baterie vydrží desítky let

Významné pokroky v tomto směru učinili američtí výzkumníci s korejskými jmény z Missourské univerzity – Baek Kim a Jae Kwon. Jejich jaderná baterie velikosti mince produkuje elektrickou energii díky přirozenému jadernému rozpadu beta, který se projevuje vyletováním elektronů z jader radioaktivního prvku, v tomto případě izotopu stroncia 90. Vysokoenergetické elektrony jsou pak zachycovány a usměrňovány podobně jako světelná energie ve fotovoltaickém článku. Elektrony zde narážejí do kusu křemíkového nebo jiného polovodiče, který je umístěn mezi dvěma elektrodami v elektrickém obvodu. Elektrody jsou vyrobeny z nanostrukturovaného oxidu titaničitého potaženého platinou. V takovém obvodu pak vzniká dostatečně silný a usměrněný elektrický proud resp. elektrické napětí. Aktivní části baterie jsou přitom ponořeny do vodného roztoku, což je velmi důležitá inovace. Voda má totiž sama o sobě brzdící a stínící efekt a navíc ji prolétávající elektrony štěpí za vzniku dodatečné elektrické energie.

Pokud jde o případné uplatnění v přenosných elektronických přístrojích, je třeba samozřejmě jadernou baterii obalit materiálem, který je schopen beta záření, tedy vysokoenergetické elektrony, odstínit. Naštěstí k tomu stačí poměrně úzká vrstva hliníku o tloušťce několika milimetrů. Pokud by jaderná baterie neměla podobné stínění, mohl by se uživatel příslušného mobilního telefonu nebo tabletu ocitnout ve značně vyšším pásmu rizika rakoviny či zkrácení délky života. Nicméně tomu lze zmíněným stíněním celkem snadno zabránit, pokud během provozu nikdy nedojde k porušení stínícího obalu, například při pádu na zem.

Samotné stroncium 90 má poločas rozpadu téměř 29 let, takže se dá říct, že uživatel by v podstatě nemusel baterii měnit během velké části svého aktivního života. Odpadním produktem je v tomto případě nestabilní izotop prvku yttrium 90, který se následně velmi rychle rozpadá během několika desítek hodin na další elektrony a již stabilní zirkonium. Během celého rozpadového procesu naštěstí nedochází k uvolňování záření gama, které je již velmi těžké odstínit a které je velmi nebezpečné pro lidský organismus.

Přes celkem vysokou bezpečnost této tzv. betavoltaické baterie však patrně nedojde k jejímu volnému komerčnímu nasazení. Přísná pravidla pro zacházení s jadernými materiály zřejmě omezí její nasazení na oblast vojenských, kosmických nebo speciálních lékařských aplikací.

Zdroje: Phys.Org 1, Phys.Org 2, Boing Boing, NBC News, ExtremeTech, University of Missouri, Nature Scientific Reports