Desenvolvida uma bateria nuclear segura que pode funcionar durante séculos sem recarga

Investigadores sul-coreanos desenvolvem bateria nuclear segura que pode funcionar durante séculos sem recarga. Será que um dia chegará ao mercado?

Baterias nucleares minúsculas

Com uma densidade de potência baixa (20,75 nanowatts por cm² por milicurie) e um tamanho semelhante ao de um comprimido de aspirina, gera energia suficiente para dispositivos médicos, sensores remotos, etiquetas RFID e muito mais.

Bateria nuclear com carbono-14 como fonte de energia:

• Emite apenas radiação beta, facilmente bloqueável e segura.
• Vida útil teórica: séculos ou milénios, sem necessidade de recarga.
• Muito mais eficiente do que versões anteriores.
• Aplicações: desde pacemakers a sensores remotos.
• Potencial para reduzir resíduos eletrónicos e dependência do lítio.

Uma alternativa às baterias de lítio

Atualmente, as baterias de iões de lítio (Li-ion) alimentam desde telemóveis a veículos elétricos.

Apesar de oferecerem uma autonomia razoável, a sua degradação com o uso frequente e o impacto ambiental são desafios significativos.

A extração de lítio consome muitos recursos e o seu descarte inadequado pode contaminar os ecossistemas.

Face a isso, um grupo de investigadores liderado pelo professor Su-il In, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Daegu Gyeongbuk, propõe uma solução inovadora: baterias nucleares em miniatura que podem durar décadas sem necessidade de recarga.

Como funcionam estas baterias nucleares?

As baterias betavoltaicas utilizam materiais radioativos que emitem partículas beta (eletrões de alta energia).

Ao contrário de outros tipos de radiação, as partículas beta podem ser bloqueadas com uma simples folha de alumínio, tornando estas baterias viáveis e seguras para aplicações quotidianas.

Neste caso, é utilizado carbono-14, um isótopo radioativo que emite exclusivamente partículas beta. Sendo um subproduto das centrais nucleares, é económico, disponível e reciclável.

Além disso, a sua decomposição é extremamente lenta, permitindo uma duração potencial de milhares de anos.

Inovação nos materiais para melhorar a eficiência

A equipa utilizou um semicondutor de dióxido de titânio, semelhante ao usado em painéis solares, combinado com um corante à base de ruténio.

A ligação entre estes materiais foi reforçada com ácido cítrico, melhorando a transferência de eletrões.

Este design cria uma “avalanche de eletrões” quando as partículas beta do carbono-14 impactam o corante. Esses eletrões são capturados de forma eficiente, gerando eletricidade utilizável por um dispositivo externo.

Além disso, o carbono-14 foi incorporado em ambos os elétrodos (ânodo e cátodo), reduzindo a perda de energia por distância e aumentando significativamente a eficiência energética do sistema. A eficiência subiu de 0,48% para 2,86%, um avanço importante para esta tecnologia emergente.

Possíveis aplicações práticas

Embora ainda não atinjam a potência das baterias de iões de lítio, estas baterias nucleares podem revolucionar setores específicos:

• Pacemakers que duram toda a vida do paciente, eliminando a necessidade de cirurgias para substituição da bateria.
• Sensores em locais remotos ou de difícil acesso, sem necessidade de manutenção durante décadas.
• Drones, equipamentos militares, sistemas de comunicação e monitorização ambiental, onde a autonomia prolongada é essencial.

Com a evolução dos emissores beta e a melhoria dos materiais absorventes, espera-se que o desempenho destas baterias continue a melhorar, tornando-se uma alternativa viável e sustentável para o futuro da energia portátil.