El profesor Suh-Il In, del Instituto Kyungbuk de Ciencia y Tecnología de Daegu, presentó un prototipo de pila nuclear de radiocarbono como alternativa baterías de iones de litio.
La presentación tuvo lugar en el marco de la reunión de primavera de la American Chemical Society, que se celebra del 23 al 27 de marzo. El gran inconveniente modernas baterías de iones de litio el problema de los gadgets y los coches eléctricos es que empiezan a descargarse más rápido con el uso repetido y necesitan cargarse cada vez más a menudo.
En este sentido, los investigadores están considerando el radiocarbono como fuente alternativa de baterías nucleares pequeñas, seguras y duraderas que puedan funcionar durante muchas décadas o incluso más sin necesidad de recarga. La extracción de litio para las pilas, así como la posterior eliminación de las baterías de iones de litio, está asociada a una importante contaminación ambiental.
En medio de la creciente demanda de dispositivos electrónicos, centros de datos y otras tecnologías informáticas, existe una la necesidad de crear pilas duraderas y seguras. Según Suh-Il Yin, ya se ha alcanzado el límite de eficiencia de las baterías de iones de litio.
Las pilas nucleares generan energía a partir de la radiación de elementos radiactivos. No todos estos elementos emiten radiaciones nocivas para los seres vivos y el medio ambiente. Algunas radiaciones pueden bloquearse con materiales adecuados. Por ejemplo, los rayos beta pueden blindarse con finas láminas de aluminio, lo que hace que el uso de la betavoltaica sea potencialmente seguro en las baterías nucleares.
Los desarrolladores, dirigidos por Suh-Il Yin, han creado un prototipo de pila betavoltaica utilizando carbono-14. Este gas es inestable y radiactivo. Se trata de una forma inestable y radiactiva del carbono llamada radiocarbono. El radiocarbono es un subproducto de las centrales nucleares. Es barato, relativamente seguro y reciclable.
Los investigadores creen que, como el radiocarbono tiene una vida media muy larga, estas baterías podrían durar teóricamente miles de años. En este tipo de baterías, los electrones chocan con un semiconductor y se genera energía. Los semiconductores son un componente fundamental de las pilas betaeléctricas, ya que son los principales responsables de la conversión de energía.
Los investigadores están estudiando formas de utilizar materiales semiconductores avanzados para mejorar la eficiencia de la generación de energía. En su prototipo, Suh-Il Yin y sus colegas investigadores utilizaron un semiconductor a base de dióxido de titanio, que suele emplearse en células solares, para mejorar su conductividad eléctrica con un tinte a base de rutenio.
Los investigadores mejoraron la interacción entre el dióxido de titanio y el tinte tratándolo con ácido cítrico. Cuando la radiación de radiocarbono interactúa con el colorante a base de rutenio, se forma una cascada de reacciones de transferencia de electrones denominada avalancha de electrones. Esta avalancha atraviesa el colorante y el dióxido de titanio recoge eficazmente estos electrones.
El radiocarbono de la batería prototipo también está contenido en el ánodo y el cátodo sensibles al colorante. Al tratar ambos electrodos con el isótopo radiactivo, los investigadores aumentaron la cantidad de rayos beta generados y redujeron la pérdida de energía beta relacionada con la distancia entre las dos estructuras.
Durante la demostración, los investigadores también comprobaron que los rayos beta emitidos por el radiocarbono en ambos electrodos activaban el colorante a base de rutenio del ánodo, generando una avalancha de electrones que eran recogidos por una capa de dióxido de titanio, haciéndolos pasar por un circuito externo y generando electricidad. En comparación con el diseño anterior con radiocarbono sólo en el cátodo, el prototipo con radiocarbono en el cátodo y el ánodo tenía una eficiencia de conversión de energía significativamente mayor, del 0,48% al 2,86%.
Fuente: TechXplore
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