El mundo está en camino hacia el uso de energÃa limpia y renovable. DÃa tras dÃa se baten récords de generación eléctrica con renovables, eólica y fotovoltaica, principalmente. Sin embargo, esta no se genera siempre cuando la necesitamos. Es por ello que ahora la lucha está en conseguir sistemas de almacenamiento realmente efectivos, duraderos y económicos. Y, la última novedad es la baterÃa compacta de radionúclidos basada en nÃquel-63; ¿conoces la nueva baterÃa de nÃquel?
¿Quién está detrás de la nueva baterÃa de NÃquel y, cómo es?
La nueva baterÃa de NÃquel ha sido desarrollada por la empresa china Betavolt Technology, quien anunció una "revolucionaria" baterÃa compacta de radionúclidos basada en nÃquel-63 con 100 microvatios de potencia y una vida útil estimada de 50 años.
De momento se ha anunciado el desarrollo de una baterÃa de 3 voltios con una potencia de 100 microvatios, que es una potencia aún muy pequeña, aunque con muchas aplicaciones en electrónica de consumo. Su tamaño es adecuado para pequeños usos de la electrónica, pues está encapsulada en una carcasa compacta del tamaño de una pequeña moneda; sus dimensiones son de 15 mm × 15 mm y 5 mm de espesor; y además, promete una vida útil de 50 años.
La empresa quiere conseguirlo con ayuda de radiación, en la que un semiconductor se irradia con electrones rápidos producidos por la desintegración beta de un isótopo. Hasta ahora, sin embargo, solo existe un comunicado de prensa sobre la baterÃa con algunas especificaciones e imágenes en 3D. Según Betavolt, aún queda mucho camino por recorrer desde que la baterÃa entre ahora en fase piloto hasta que se consiga el modelo definitivo que no necesite ser recargado. Esto no ha ocurrido antes debido a los riesgos que conlleva.
Pasos para poder usar la baterÃa de nÃquel a nivel doméstico
El fabricante chino responsable del desarrollo de la baterÃa de nÃquel quiere lanzar al mercado baterÃas con una potencia de 1 vatio en 2025. La empresa también quiere ampliar sus estudios para incluir isótopos como el estroncio-90 y el prometio-147 con el fin de desarrollar baterÃas de radionúclidos con mayor rendimiento y una vida útil de entre dos y treinta años.
Betavolt considera que los teléfonos inteligentes, los drones y la tecnologÃa médica (marcapasos, corazones artificiales, implantes cocleares) son aplicaciones potenciales de estas baterÃas de nÃquel, siempre que lo permita la regulación de cada paÃs. Según la empresa, los avances están en consonancia con el uso civil de la energÃa nuclear como base para el desarrollo polivalente de isótopos nucleares para tendencias de desarrollo futuras.
La pregunta que nos queda es si será posible escalar esta tecnologÃa para usos energéticos a gran escala.
Composición y funcionamiento de la baterÃa de nÃquel
La baterÃa presentada utiliza nÃquel-63 como fuente de energÃa y un semiconductor de diamante como convertidor de energÃa. El nÃquel-63 se desintegra en el cobre-63 estable con una vida media de 101,2 años, emitiendo radiación beta suave. Al integrar un supercondensador en la baterÃa, se pretende que esta sirva como fuente de corriente de impulsos con una vida útil más larga.
El núcleo de la baterÃa consta de un convertidor que hace las veces de sustrato fuente del nÃquel-63 y una capa de protección de la célula. La baterÃa de β-voltios de nÃquel-63 diamante tiene un diseño modular y alcanza una tasa de conversión de energÃa del 8,8%, según investigadores de la propia Startup. Además, han desarrollado un semiconductor de diamante monocristalino de apenas 10 micrómetros de grosor.
Según Betavolt Technology, una capa de nÃquel-63 de dos micrómetros de grosor está situada entre dos convertidores semiconductores de diamante, convirtiendo la energÃa de desintegración de la fuente radiactiva en corriente eléctrica.
Los electrones liberados como radiación beta durante la desintegración radiactiva del nÃquel-63 están destinados a generar portadores de carga secundarios en la unión p-n del semiconductor de diamante. Un campo de zona de carga espacial provoca una separación de los portadores de carga.
AsÃ, esta separación aparece en la interfaz entre las zonas dopadas de forma diferente en el semiconductor, que actúa como una barrera que separa los portadores de carga generados por la radiación beta. Esta división se produce contra una tensión aplicada externamente, lo que permite controlar el movimiento de los portadores de carga y generar energÃa eléctrica.
Recuperación de una tecnologÃa de los años 60
Las baterÃas de radionúclidos no son nuevas, puesto que, desde la década de 1960, la energÃa térmica procedente de la desintegración radiactiva ya se usaba, convirtiéndola en energÃa eléctrica durante las misiones espaciales. Esto se conseguÃa mediante los llamados generadores termoeléctricos o generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG).
Otro ejemplo de ello lo encontramos en el vehÃculo explorador Curiosity, que recorre la superficie de Marte desde 2011 en una misión de la NASA. Además, también utiliza una baterÃa de radionúclidos que contiene unos cinco kilogramos de dióxido de plutonio.
Los marcapasos son un ejemplo temprano de baterÃas de radionúclidos en tecnologÃa médica. En la década de 1970, Larry C. Olsen desarrolló la baterÃa de prometio-117 "Betacel" en McDonnell Douglas. A pesar de su enfoque innovador, la baterÃa Betacel no se utilizó ampliamente debido a su limitada vida útil y a la preocupación por el uso de material radiactivo. En los últimos años, sin embargo, ha habido repetidos intentos, incluso con nÃquel-63.
Retos que implican las baterÃas de desintegración beta
Aunque la radiación beta de los isótopos utilizados puede blindarse fácilmente, existe riesgo de fuga radiactiva si la pila se daña o se desecha de forma inadecuada, y su larga vida útil podrÃa provocar una exposición permanente a dosis bajas de radiación. Estos riesgos y los impactos medioambientales asociados requieren pruebas y certificaciones minuciosas para garantizar su seguridad. Por esta razón, las baterÃas de radionucleidos siguen utilizándose mayoritariamente únicamente en aplicaciones aeroespaciales o militares. NCYT