Crean batería de níquel que promete 50 años de vida útil

El mundo está en camino hacia el uso de energía limpia y renovable. Día tras día se baten récords de generación eléctrica con renovables, eólica y fotovoltaica, principalmente.

Sin embargo, esta no se genera siempre cuando la necesitamos.

Es por ello que ahora la lucha está en conseguir sistemas de almacenamiento realmente efectivos, duraderos y económicos.

Y, la última novedad es la batería compacta de radionúclidos basada en níquel-63.

La nueva batería de Níquel ha sido desarrollada por la empresa china Betavolt Technology, quien anunció una “revolucionaria” batería compacta de radionúclidos basada en níquel-63 con 100 microvatios de potencia y una vida útil estimada de 50 años.

De momento se ha anunciado el desarrollo de una batería de 3 voltios con una potencia de 100 microvatios, que es una potencia aún muy pequeña, aunque con muchas aplicaciones en electrónica de consumo.

Su tamaño es adecuado para pequeños usos de la electrónica, pues está encapsulada en una carcasa compacta del tamaño de una pequeña moneda; sus dimensiones son de 15 mm × 15 mm y 5 mm de espesor; y además, promete una vida útil de 50 años.

La empresa quiere conseguirlo con ayuda de radiación, en la que un semiconductor se irradia con electrones rápidos producidos por la desintegración beta de un isótopo.

El fabricante chino responsable del desarrollo de la batería de níquel quiere lanzar al mercado baterías con una potencia de 1 vatio en 2025.

La empresa también quiere ampliar sus estudios para incluir isótopos como el estroncio-90 y el prometio-147 con el fin de desarrollar baterías de radionúclidos con mayor rendimiento y una vida útil de entre dos y treinta años.

Betavolt considera que los teléfonos inteligentes, los drones y la tecnología médica (marcapasos, corazones artificiales, implantes cocleares) son aplicaciones potenciales de estas baterías de níquel, siempre que lo permita la regulación de cada país.

Según la empresa, los avances están en consonancia con el uso civil de la energía nuclear como base para el desarrollo polivalente de isótopos nucleares para tendencias de desarrollo futuras.

La batería presentada utiliza níquel-63 como fuente de energía y un semiconductor de diamante como convertidor de energía.

El níquel-63 se desintegra en el cobre-63 estable con una vida media de 101,2 años, emitiendo radiación beta suave.

Al integrar un supercondensador en la batería, se pretende que esta sirva como fuente de corriente de impulsos con una vida útil más larga.

El núcleo de la batería consta de un convertidor que hace las veces de sustrato fuente del níquel-63 y una capa de protección de la célula.

La batería de β-voltios de níquel-63 diamante tiene un diseño modular y alcanza una tasa de conversión de energía del 8,8%.

Además, han desarrollado un semiconductor de diamante monocristalino de apenas 10 micrómetros de grosor.

Según Betavolt Technology, una capa de níquel-63 de dos micrómetros de grosor está situada entre dos convertidores semiconductores de diamante, convirtiendo la energía de desintegración de la fuente radiactiva en corriente eléctrica.

Los electrones liberados como radiación beta durante la desintegración radiactiva del níquel-63 están destinados a generar portadores de carga secundarios en la unión p-n del semiconductor de diamante.

Un campo de zona de carga espacial provoca una separación de los portadores de carga.

Así, esta separación aparece en la interfaz entre las zonas dopadas de forma diferente en el semiconductor, que actúa como una barrera que separa los portadores de carga generados por la radiación beta.

Esta división se produce contra una tensión aplicada externamente, lo que permite controlar el movimiento de los portadores de carga y generar energía eléctrica.

Las baterías de radionúclidos no son nuevas, puesto que, desde la década de 1960, la energía térmica procedente de la desintegración radiactiva ya se usaba, convirtiéndola en energía eléctrica durante las misiones espaciales.

Esto se conseguía mediante los llamados generadores termoeléctricos o generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG).

Otro ejemplo de ello lo encontramos en el vehículo explorador Curiosity, que recorre la superficie de Marte desde 2011 en una misión de la NASA.

Además, también utiliza una batería de radionúclidos que contiene unos cinco kilogramos de dióxido de plutonio.

Los marcapasos son un ejemplo temprano de baterías de radionúclidos en tecnología médica.

En la década de 1970, Larry C. Olsen desarrolló la batería de prometio-117 “Betacel” en McDonnell Douglas.

A pesar de su enfoque innovador, la batería Betacel no se utilizó ampliamente debido a su limitada vida útil y a la preocupación por el uso de material radiactivo.

En los últimos años, sin embargo, ha habido repetidos intentos, incluso con níquel-63.

Aunque la radiación beta de los isótopos utilizados puede blindarse fácilmente, existe riesgo de fuga radiactiva si la pila se daña o se desecha de forma inadecuada, y su larga vida útil podría provocar una exposición permanente a dosis bajas de radiación.

Estos riesgos y los impactos medioambientales asociados requieren pruebas y certificaciones minuciosas para garantizar su seguridad.

Por esta razón, las baterías de radionucleidos siguen utilizándose mayoritariamente únicamente en aplicaciones aeroespaciales o militares.

Fuente: Discovery