Η πρώτη πυρηνική μπαταρία που λειτουργεί με ακτινοβολία-βήτα και νερό – Ραδιόλυση

Μια πυρηνική μπαταρία μακράς διαρκείας και υπερυψηλών επιδόσεων που βασίζεται σε ένα διάλυμα με κύριο συστατικό το νερό ανέπτυξαν επιστήμονες του αμερικανικού Πανεπιστημίου του Μισσούρι.

Αναλυτικότερα, η μπαταρία χρησιμοποιεί το ραδιενεργό ισότοπο Στρόντιο-90 που ενισχύει την ηλεκτροχημική ενέργεια σε ένα διάλυμα που βασίζεται στο νερό. Την ηλεκτροχημική ενέργεια συλλέγει και μετατρέπει σε ηλεκτρική ένα ηλεκτρόδιο αποτελούμενο από νανοδομές διοξειδίου του τιτανίου με επικάλυψη πλατίνας, το οποίο λειτουργεί ως καταλύτης για την χημική διάσπαση του νερού.

Ο καταλύτης συνδυαστικά με την ακτινοβολία διαλύει το νερό σε χημικές ενώσεις του οξυγόνου.

Ως αποτέλεσμα, όταν η φορτισμένη ακτινοβολία-βήτα διαπερνά την πλατίνα και το νανοπορώδες διοξείδιο του τιτανίου παράγονται ζεύγη ηλεκτρονίων εντός του διοξειδίου του τιτανίου, δημιουργώντας μια ροή ηλεκτρονίων και κατά συνέπεια ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

Πρόκειται για την πρώτη μπαταρία που εκμεταλλεύεται τα πλεονεκτήματα της ραδιόλυσης(διάσπαση νερού με ακτινοβολία) για να παράξει ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας και χαμηλότερες θερμοκρασίες απ΄ότι είχε επιτευχθεί στο παρελθόν.

«Το νερό λειτουργεί ως ρυθμιστής και τα επιφανειακά πλασμόνια που δημιουργούνται στη συσκευή αποδείχθηκαν πολύ χρήσιμα στην αύξηση της αποδοτικότητας» δήλωσε σχετικά ο Τζάε Κουόν, επίκουρος καθηγητής Ηλεκτρολογίας της Σχολής Μηχανικής του πανεπιστημίου.

Δεδομένου ότι το ιοντικό διάλυμα δεν παγώνει εύκολα σε συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών, η τεχνολογία μπορεί να αξιοποιηθεί σε ένα μεγάλο εύρος εφαρμογών, από τις μπαταρίες αυτοκινήτων ως τις διαστημικές πτήσεις.

Tα “betavoltaics“, η τεχνολογία μπαταριών που παράγουν ενέργεια από ακτινοβολία, μελετώνται ως πηγή ενέργειας από τη δεκαετία του 1950.

Όπως δηλώνει ο Κουόν «οι ελεγχόμενες πυρηνικές τεχνολογίες δεν είναι εγγενώς επικίνδυνες. Έχουμε ήδη πολλές εμπορικές χρήσης πυρηνικών τεχνολογιών στις ζωές μας, όπως οι ανιχνευτές φωτιάς σε υπνοδωμάτια και οι ενδείξεις εξόδων κινδύνου στα κτήρια”.

Συγκριτικά, οι φωτοβολταϊκές κυψέλες χρησιμοποιούν έναν παρόμοιο μηχανισμό για τη μεταφορά ενέργειας μέσω ζευγών ηλεκτρονίων, αλλά πολύ λίγες ελεύθερες ρίζες παράγονται διότι η ενέργεια των φωτονίων πηγάζει από το ορατό φάσμα του φωτός με συνέπεια τα επίπεδα ενέργειας να είναι χαμηλότερα.

Αντίθετα, η ακτινοβολία-βήτα που πηγάζει από το στρόντιο έχοντας την ικανότητα να βελτιώνει της χημικές αντιδράσεις παραγωγής ελεύθερων ριζών σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων, αποτελεί έναν πολύ αποδοτικότερο τρόπο παραγωγής ενέργειας, αξιόπιστα και για μακρά διάρκεια.

Η έρευνα με τίτλο «Plasmon-assisted radiolytic energy conversion in aqueous solutions»δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Nature.

econews