Las baterías de iones de litio alimentan el mundo moderno, desde los coches eléctricos hasta los teléfonos inteligentes. Pero incluso las mejores de estas baterías se desgastan en una década, alcanzando su máximo después de 1.000 recargas. Para muchos usos, eso no es suficiente.
Ahora, los investigadores han presentado una alternativa prometedora: una batería micronuclear que podría durar mucho más, potencialmente durante décadas. Sus creadores dicen que podría suministrar energía para dispositivos remotos, implantes médicos e incluso naves espaciales, donde reemplazar las baterías es prácticamente imposible.
Aprovechamiento de la energía nuclear en baterías diminutas
La batería micronuclear propuesta está compuesta de americio, un elemento radiactivo artificial producido durante la fisión del uranio y el plutonio en reactores nucleares. A menudo se considera un residuo nuclear. Para fabricar una batería nuclear, los autores del estudio utilizaron el poder de la desintegración radiactiva, un proceso natural en el que los radioisótopos inestables se desintegran en átomos más pequeños y estables, liberando energía en forma de radiación.
Cuando los átomos de americio sufren una desintegración radiactiva, este proceso también da lugar a la emisión de partículas alfa que contienen grandes cantidades de energía. Sin embargo, las partículas alfa pierden energía rápidamente al interactuar con la materia circundante. Para evitar la pérdida de energía, los investigadores colocaron americio dentro de un polímero.
La energía de las partículas alfa contenidas hizo que el americio brillara. A continuación, unieron este cristal brillante a una célula fotovoltaica que convirtió el brillo (luz) en electricidad. Colocaron toda esta configuración de batería en una celda de cuarzo.
Durante más de 200 horas, los investigadores probaron este sistema. “El dispositivo produjo un suministro estable de electricidad a una energía relativamente alta con una eficiencia sin precedentes, y solo necesitó cantidades mínimas de material radiactivo para funcionar”, dijo Shuao Wang, profesor de la Universidad de Soochow y uno de los autores del estudio.
Una larga vida útil, con límites
Mientras que las baterías convencionales se degradan con cada ciclo de recarga, la vida útil de una batería nuclear está vinculada a la vida media del material radiactivo. El americio, en este caso, tiene una vida media de 7.380 años. Se puede decir con seguridad que nunca se necesitará recargar una batería nuclear en toda la vida.
Dicho esto, no se espera que este nuevo diseño dure milenios. Los demás componentes, como el polímero y la célula fotovoltaica, se degradarán con el tiempo debido a la exposición a la radiación. Aun así, los investigadores creen que la batería podría durar al menos varias décadas, una gran mejora con respecto a la vida útil de diez años de las baterías de iones de litio.
Sin embargo, existe un inconveniente importante: la producción de energía. Esta batería micronuclear produce mucha menos energía que las baterías típicas. “Se necesitarían unos 40 mil millones de estas baterías para alimentar una bombilla de 60 vatios”, admitieron los investigadores.
“Idealmente, imaginamos que nuestra batería micronuclear se utilizará para alimentar sensores en miniatura en entornos remotos o desafiantes donde las fuentes de energía tradicionales son poco prácticas, como la exploración de aguas profundas, misiones espaciales o estaciones de monitoreo remoto”, agregó Wang en una entrevista con New Scientist.
Sin embargo, esto es solo una prueba de concepto. A medida que los científicos refinen la tecnología, esperan aumentar la producción de energía y abordar las preocupaciones de seguridad relacionadas con los materiales nucleares.
El estudio se publica en la revista Nature.
Fuente: ZME Science.
