A lítcium-ion akkumulátorok évtizedek óta kulcsszerepet játszanak az elektronikai eszközök energiaellátásában, de számos problémát vetnek fel. Gyorsan merülnek, sokszor kell őket tölteni, és a gyártásukhoz szükséges lítium kitermelése, valamint az elhasznált akkumulátorok hulladékkezelése komoly környezeti terhelést okoz. Egy dél-koreai kutatócsoport azonban egy olyan alternatív megoldáson dolgozik, amely alapjaiban változtathatja meg az energiaforrásokról alkotott elképzeléseinket: egy radiokarbon-alapú nukleáris elem kifejlesztésén, amely akár évezredekig működhet újratöltés nélkül.

A kutatás élén Su-Il In, a dél-koreai Daegu Gyeongbuk Tudományos és Technológiai Intézet professzora áll, aki csapatával az amerikai kémiai társaság 2025-ös tavaszi konferenciáján mutatta be az eddigi eredményeket. A szakértők szerint a lítium-ion technológia teljesítménye elérte a maximumát, így szükség van egy hosszabb élettartamú, megbízhatóbb energiaforrásra. A kutatók által kifejlesztett nukleáris elem, amely a béta-villamos technológián alapul, a radioaktív anyagok bomlása során felszabaduló nagy energiájú részecskékből állít elő elektromos áramot.

A projekt alapját a szén-14 izotóp, azaz a radiokarbon adja, amely rendkívül stabil és biztonságos energiaforrás. Az egyik legnagyobb előnye, hogy olcsó és könnyen hozzáférhető, mivel atomerőművek melléktermékeként keletkezik, ráadásul könnyen újrahasznosítható. A felezési ideje 5730 év, ami azt jelenti, hogy egy ilyen elem akár évezredekig képes energiát szolgáltatni. A szén-14 kizárólag béta-részecskéket bocsát ki, amelyek egy vékony alumíniumréteggel hatékonyan árnyékolhatók, így a technológia biztonságosan alkalmazható.

A kutatók egy titán-dioxid alapú félvezetővel dolgoznak, amelyet ruténium-alapú festékkel és citromsavval kezelnek. Ez az anyag képes hatékonyan átalakítani a béta-sugárzást elektromos energiává. A szén-14 által kibocsátott béta-részecskék elérik a félvezető réteget, ahol egy elektronlavina indul be, amely elektromos áramot generál. Az új dizájn egyik kulcsfontosságú eleme, hogy a radiokarbon mindkét elektródába beépítésre került, ami jelentős mértékben növeli az energiahatékonyságot. A korábbi modellek mindössze 0,48%-os hatékonyságot értek el, míg az új prototípus már 2,86%-ot, ami közel hatszoros javulást jelent.

Bár az új nukleáris elem egyelőre nem tudja felvenni a versenyt a lítium-ion akkumulátorokkal az energiahatékonyság terén, hiszen azok körülbelül 90%-os hatásfokkal működnek, a technológia hatalmas előnye az élettartam és a megbízhatóság. Az ilyen elemek alkalmazása számos területen forradalmasíthatja az energiaellátást.

Például pacemaker esetében egyetlen ilyen elem akár egy beteg teljes életére elegendő energiát biztosíthatna, így elkerülhetővé válnának a veszélyes műtétek, amelyek során az elhasznált akkumulátorokat ki kell cserélni. Az űrkutatásban szintén hatalmas előrelépést jelenthet, hiszen a holdak és egyéb űreszközök energiaellátása folyamatosan problémát jelent. Az új technológia lehetőséget teremthet arra, hogy ezek az eszközök évtizedekig működjenek anélkül, hogy külső beavatkozásra lenne szükség. A drónok és önvezető járművek esetében is jelentős előnyt jelenthet, ha nem kell őket rendszeresen tölteni, ami megnövelheti a hatótávolságukat és csökkentheti az állásidejüket.

A technológia ipari alkalmazásai is ígéretesek, különösen olyan területeken, ahol az energiaellátás nehézségekbe ütközik, például távoli szenzorok vagy óceáni kutatóberendezések esetében. A kutatók jelenleg azon dolgoznak, hogy tovább növeljék a hatékonyságot, például fejlettebb sugárzáselnyelő anyagok és optimalizált elektródák alkalmazásával.

Professzor In optimista a jövőt illetően, és úgy véli, hogy a biztonságos nukleáris energia a jövőben már nem csak atomerőművekben lesz elérhető, hanem apró eszközökbe is beépíthető lesz. Ha a technológia fejlődése ebben az ütemben folytatódik, elképzelhető, hogy a jövőben teljesen megszűnik a hagyományos akkumulátorok töltésének szükségessége. Ez a felfedezés forradalmasíthatja az energiatárolást, és alapjaiban változtathatja meg az elektronikai eszközök működését.