Bevezetés

A lítíum-ion akkumulátorok évtizedek óta kulcsszerepet játszanak az elektronikai eszközök energiaellátásában, de rengeteg problémát is felvetnek. Gyorsan merülnek, gyakori töltést igényelnek, és az előállításukhoz szükséges lítium kitermelése, valamint a lehasznált akkumulátorok hulladékkal való kezelése komoly környezeti terhet jelent. Egy dél-koreai kutatócsoport azonban olyan alternatív megoldáson dolgozik, amely alapjaiban változtathatja meg az energiaforrásokról alkotott elképzeléseinket: egy radiokarbon-alapú nukleáris elem fejlesztésén, amely akár évezredekig működhet újratöltés nélkül.

A kutatás

A kutatás élén Su-Il In, a dél-koreai Daegu Gyeongbuk Tudományos és Technológiai Intézet professzora áll. 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 sürgető szükség van egy hosszabb élettartamú, megbízhatóbb energiaforrásra. A kutatók egy úgynevezett bétavoltikus technológián alapuló nukleáris elemet fejlesztettek ki, amely a radioaktív anyagok bomlása során felszabaduló nagy energiájú részecskékből állít elő elektromos áramot.

A technológia alapja

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

Félvezetők és hatékonyság

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 százalékos hatékonyságot értek el, míg az új prototípus már 2,86 százalékot, ami közel hatszoros javulást jelent.

Versenyképesség a lítium-ionnal

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

Alkalmazási lehetőségek

A pacemakerek esetében például egyetlen ilyen elem akár egy beteg teljes életére elegendő energiát biztosíthat, így elkerülhetővé válnak a veszélyes műtétek, amelyek során az elhasznált akkumulátorokat ki kell cserélni. Az űrkutatásban is hatalmas előrelépést jelenthet, hiszen a holdak és egyéb űreszközök energiaellátása jelenleg nagy kihívást 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 állásidőt.

Ipari alkalmazások

A technológia ipari alkalmazásai szintén 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.

Jövőbeli kilátások

In professzor 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.