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A ‘Bateria Nuclear’ está amadurecendo?

Tecnologia Betavolt, uma empresa sediada em Pequim anunciou a miniaturização de baterias nucleares usando radioisótopo Ni-63 e módulo semicondutor de diamante (semicondutor de quarta geração).  

Bateria nuclear (conhecida também como atômica bateria or radioisotope battery or radioisotope generator or radiation-voltaic battery or Betavoltaic battery) consists of a beta-emitting radioisotope and a semiconductor. It generates electricity through the semiconductor transition of beta particles (or electrons) emitted by the radioisotope nickel-63. The Betavoltaic bateria (i.e. nuclear battery that uses beta particle emissions from Ni-63 isotope for power generation) technology is available for over five decades since first discovery in 1913 and is routinely used in space sector to power spacecraft payloads. Its energy density is very high but power output is very low. The key advantage of nuclear battery is long-lasting, continuous power supply for five decades. 

Mesa: Tipos de bateria

Bateria química
converte a energia química armazenada no dispositivo em eletricidade. É basicamente uma célula eletroquímica composta por três elementos básicos – um cátodo, um ânodo e um eletrólito. Podem ser recarregados, diferentes metais e eletrólitos podem ser usados, por exemplo, baterias alcalinas, hidreto metálico de níquel (NiMH) e íons de lítio. Possui baixa densidade de potência, mas saída de alta potência.  
Bateria de combustível
converte a energia química de um combustível (geralmente hidrogênio) e um agente oxidante (geralmente oxigênio) em eletricidade. Se o hidrogênio for o combustível, os únicos produtos serão eletricidade, água e calor. 
Bateria nuclear (também conhecidos como Bateria atômica or Bateria de radioisótopos or gerador de radioisótopos ou Baterias de radiação voltaica)
converte a energia do radioisótopo do decaimento de um isótopo radioativo para gerar eletricidade.  

Bateria betavoltaica: uma bateria nuclear que utiliza emissões beta (elétrons) do radioisótopo.  

Bateria voltaica de raios X usa radiação de raios X emitida pelo radioisótopo. A bateria nuclear tem alta densidade de energia e é de longa duração, mas tem a desvantagem de baixa potência. 

Tecnologia BetavoltA verdadeira inovação da . é o desenvolvimento de um semicondutor de diamante monocristalino de quarta geração com 10 mícrons de espessura. O diamante é mais adequado para uso devido ao seu grande gap de mais de 5eV e resistência à radiação. Conversores de diamante de alta eficiência são a chave para a fabricação de baterias nucleares. Folhas de radioisótopos Ni-63 de 2 mícrons de espessura são colocadas entre dois conversores semicondutores de diamante. A bateria é modular composta por várias unidades independentes. A potência da bateria é de 100 microwatts, a voltagem é de 3V e a dimensão é 15 X 15 X 5 mm3

A bateria betavoltaica da empresa americana Widetronix usa semicondutor de carboneto de silício (SiC). 

BV100, a bateria nuclear em miniatura, desenvolvida por Tecnologia Betavolt está atualmente em fase piloto e provavelmente entrará em fase de produção em massa em um futuro próximo. Isso poderia ser usado para alimentar equipamentos de IA, equipamentos médicos, sistemas MEMS, sensores avançados, pequenos drones e microrobôs. 

Essas microfontes de energia miniaturizadas são uma necessidade atual em vista dos avanços na nanotecnologia e na eletrônica.  

Tecnologia Betavolt planeja lançar uma bateria com potência de 1 watt em 2025. 

Por outro lado, um estudo recente relata uma nova bateria de radiação voltaica de raios X (voltaica de raios X) com potência até três vezes maior do que a betavoltaica de última geração. 

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Referências:  

  1. Tecnologia Betavolt 2024. Notícias – Betavolt desenvolve com sucesso bateria de energia atômica para uso civil. Publicado em 8 de janeiro de 2024. Disponível em https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html 
  2. Zhao Y., et al 2024. Novo membro de microfontes de energia para explorações ambientais extremas: baterias voltaicas de raios X. Energia Aplicada. Volume 353, Parte B, 1º de janeiro de 2024, 122103/ DOI:  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Jornalista científico | Editor fundador, revista Scientific European

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