A radioaktív akkumulátor 28 000 évig is működhet, de a telefonunkat nem fogja egyhamar feltölteni

2021 / 04 / 01 / Bobák Zsófia
A radioaktív akkumulátor 28 000 évig is működhet, de a telefonunkat nem fogja egyhamar feltölteni
A gyémántból készített radioaktív akkumulátor egyelőre hipotetikus, nagyon hosszú élettartama lehetővé tenné a csillagközi térben száguldó műholdak évszázadokig vagy -ezredekig tartó energiaellátását, de hétköznapibb változata, amely évekig tartó feltöltést biztosíthatna az elektronikus eszközöknek, még várat magára. Több cég is dolgozik a technológián, amely a radioaktív hulladék és a gyémánt kölcsönhatásán alapszik.

Az elképzelés, hogy az elektromos áramot fogyasztó használati eszközöket teljes életük alatt soha ne kelljen feltölteni, majd a bennük lévő akkumulátort a következő készülékben tovább lehessen használni, egyelőre nagyon távoli utópiának tűnik, pedig létezik egy olyan anyagokból felépülő akkumulátor típus, ami elvileg ezt lehetővé tehetné.

A radioaktív anyagokból készített energiatárolót már az 1970-es években alkalmazták szívritmusszabályzók töltésére, az első hivatalosan szabadalmaztatott béta-voltaikus akkumulátor a Betacel volt. Ez ahhoz hasonlóan működött, mint a Marvel szuperhősének, Tony Starknak a "szíve", az Arc Reactor, vagyis a radioaktív anyagok béta-bomlása során keletkező energiát használta az eszköz töltésére.

A képregényben ehhez a palladium izotópjait alkalmazták, a valóságban pedig a prométium ritkaföldfémet.

Létezett egy másik, szintén radioaktív megoldás is, a plutóniumon alapuló termoelektromos generátor, de mind árban, mind hatékonyságban a béta-voltaikus elem győzedelmeskedett. A termoelektromos és a béta-bomláson alapuló akkumulátoroknak is meg van azonban az a hátulütője, hogy csak nagyon kevés energiát lehet velük előállítani, vagyis ha egy nagyobb eszköz, például egy autó meghajtására szeretnénk használni, akkor maga az akkumulátor sokkal súlyosabb lenne, mint a jármű. Ez a hátrányos tulajdonság, valamint a gamma-sugárzás miatti aggodalom volt az oka, hogy a radioaktív generátorok fejlesztése az elmúlt időkben háttérbe szorult és nagyobb szerepet kapott például a lítium-ionos vagy akár a napelemes megoldás, bár egyelőre a napelemek is elég kis részben tudják csak hasznosítani az energiát, nagyjából 20% körüli a hatékonyságuk.

A radioaktív akkumulátorok azonban az eddigiektől eltérő anyagok kombinálásával jóval biztonságosabbá és működőképesebbé tehetőek.

Használtuk elsősorban nem is annyira a hétköznapi élet területén lenne jelentős, hanem azokon a távoli vagy veszélyes tájakon, ahol a hagyományos kémiai áramforrások, melyeket folyton újra kell tölteni, nem tennének jó szolgálatot. A csillagközi térben egyre távolodó Voyager űrszondák például azért képesek még mindig működni, és 1977-es indulásuk óta is gyűjteni az adatokat, mert a fedélzetükön radioizotópos termoelektromos generátorok biztosítják számukra az energiát. Ez azonban nagyon kevés energiát jelent: a Voyager 2, a NASA tavalyi jelentése szerint, évi négy Watt áramot használ el. Vagyis kevesebbet, mint ami az embereknek egy-két napi mobiltöltéshez szükséges.

Ezért is szkeptikusak egyelőre a radioaktív akkumulátorok fejlesztésén dolgozó cégek még egymás eredményeit illetően is: mikor tavaly szeptemberben bejárta a világsajtót a kaliforniai NDB bejelentése, miszerint sikerült olyan nano gyémánt akkumulátort fejleszteniük, amely évtizedekig tudja majd tölteni az iPhone-okat vagy a Tesla autóit, a technológiát eredetileg megalkotó bristoli kutatók gyorsan reagáltak és kijelentették: az akkumulátor valóban elkészíthető, de csak a feltölteni kívánt eszközöknél jóval méretesebb kivitelben. A New Atlasnak nyilatkozó Morgan Boardman szerint, aki annak az Arkenlight cégnek a vezérigazgatója, amelyet a Bristol Egyetem kutatói alapítottak, az NDB állítása meglehetősen meglepő, mivel a gyémántrétegek energiatermelő kapacitása skálázható ugyan, de még így is nagyon behatárolt.

A technológia előállításához alapvetően a nukleáris erőművek grafithulladékát használják fel, ezt egyesítik egykristályos gyémántrácsokkal, melyet sűrűn rétegeznek, vagyis a különálló energiaforrást és az azt felhasználó mechanizmust egyesítik egymással. Ez azért fontos, mert a béta-részecskék nem tudnak messzire utazni, ezért minél messzebb van egymástól a radioaktív anyag és a vezető közeg, annál kevésbé lesz hatékony az akkumulátor. Ezek a rétegek azonban, köszönhetően a gyémánt kiemelkedően jó hővezető képességének, villámgyorsan továbbítják a radioaktív anyag béta-bomlása során keletkező energiát a rétegek között (hasonlóan, mint ahogy a napelemek rétegei továbbítják a fotonokat).

Ezáltal az akkumulátor addig marad életképes, amíg a béta-bomlás folyamata tart a belsejében.

Tehát elviekben valóban készíthető belőle használható, az örökkévalóságnak szóló áramgenerátor, a gyémántbevonatnak hála pedig a sugárzás káros élettani hatásaitól sem kellene tartani, de az így termelt energia olyan kis mértékű, hogy rengeteg ilyen akkumulátort kellene összekötni ahhoz, hogy a sokat fogyasztó eszközök vagy járművek valóban radioaktív gyémánt meghajtással működhessenek. Boardman elmondása szerint az ő akkumulátoruk jelenleg nagyjából 200 mikrowatt előállítására képes, amely egy pacemaker töltésére elegendő. Ha egy mobiltelefont ennyiből nem is lehetne működtetni, de a kereskedelmi értékesítése így is nagy előnyökkel járna, hiszen az IoT korában rengeteg olyan készülékkel vesszük körbe magunkat, amely nagyon kis fogyasztással is évekig tud tevékenykedni. Ilyenek például a különféle szenzorok, RFID chipek, vagy a nukleáris erőművek mérőműszerei, amelyek egyébként is nehezen megközelíthetőek, ezért jól jönne, ha nem kellene őket soha tölteni.

Az Arkenlight vezérigazgatója az akkumulátor előrelátható kereskedelmi forgalomban való megjelenését nagyjából 2023-ra saccolta, azonban ezek csak a szenzorok és egyéb kis méretű készülékek energiaellátását biztosíthatják majd. A fejlesztések haladásának érzékeltetésére a NASA által használt rendszert hozta fel példának: ez alapján TRL1 (Technology Readiness Level, műszaki készenléti szint) besorolást kap minden felmerülő, csak vázlatokon létező ötlet, TLR9-et az a technológia, amely már működik és használatban van a valóságban is. A cég akkumulátora TLR4-es szinten áll jelenleg. Az NDB szintén két év múlva mutatná be a saját akkumulátorát, azonban ők már az elektromos járműveknek, a repülőgépek fekete dobozainak vagy akár adatközpontoknak az energiaellátását is vizionizálják.

Hogy ez pontosan mikorra valósulhat meg, az még kérdéses, mindenesetre a technológián az említett két cég mellett még mások is dolgoznak, többek között a Widetronics, Betabatt vagy a Citylabs, illetve az orosz tudósok is. És már az a rendszer is megszületett, amely elkerülhetővé teszi, hogy a jövőben a radioaktív akkumulátorokat esetleg összegyűjtsék és rossz célokra használják azok, akik nem csak füstérzékelőt akarnak működtetni velük: a Tech Briefen megjelent cikkben Nima Golsharifi, az NDB műszaki vezetője beszámol arról a lock-in metódusról, amely ionimplantációval (arról nincsenek részletek, hogy ez pontosan mit jelent) akadályozza meg, hogy az áram generálásán kívül bármi másra lehessen használni.

(Fotó: Wikimedia Commons, GettyImages)

További cikkek a témában:

Nemsokára az autók váza átalakulhat akkumulátorrá Kutatók az eddigieknél tízszer jobb hatásfokú strukturális akkumulátort fejlesztettek, a járművek vázába szervesen integrált energiatárolók sokkal könnyebbé és hatékonyabbá tehetik az elektromos járműveket.
121 éve a Curie házaspár felfedezte a rádiumot, de valamire nem készülhettek fel A rádium felfedezése hatalmas előrelépés volt az orvostudományban, azonban rövidesen a kóklerek is felbukkantak. Egy üzletember halála pedig alaposan felborzolta a kedélyeket, miután két évig nyakalta a csodatévőnek hitt atomenergia-italt.
Így hasznosul újra a villanyautók akkumulátora a Renault-nál A használt elektromosautó-akkumulátorok anyagának zártláncú újrahasznosítására indult projekthez csatlakozik a Renault.


memoQ Lányok napja: a pályaválasztásról – nem csak lányoknak
Véget ért a memoQ Lányok napja, ami 2019 óta segíti a pályaválasztás előtt álló lányokat, hogy igazán kiteljesedjenek karrierjükben.
Itt tart ma a szexipar, nézz körül a Vágyaim.hu-nál, milyenek 2024-ben az okos-szexeszközök!
memoQ Lányok napja: a pályaválasztásról – nem csak lányoknak
memoQ Lányok napja: a pályaválasztásról – nem csak lányoknak
Véget ért a memoQ  Lányok napja, ami 2019 óta segíti a pályaválasztás előtt álló lányokat, hogy igazán kiteljesedjenek karrierjükben. Szenzitíven és nyitottan álltak a fiatalokhoz, kérdezték őket a digitális trendekről is: a TikTok az új YouTube, a Facebook régóta a boomereké, chatelni pedig már csak Instagramon szokás – beszámoló
Ezek a videók mutatják meg igazán, milyen fejlett kognitív képességekkel rendelkezik a Google új AI-asszisztense
Ezek a videók mutatják meg igazán, milyen fejlett kognitív képességekkel rendelkezik a Google új AI-asszisztense
A Project Astra megmosolyogtatóan ügyetlen rajzokról is gond nélkül megmondja, hogy mit ábrázolnak, ha pedig egymásután több képet mutatnak neki, akkor utólag is képes mindegyiket helyesen megnevezni.
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!
Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.



This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.