Os cientistas desenvolveram a primeira bateria betavoltaica de nova geração do mundo. Esta fonte de energia avançada é feita conectando eletrodos de radioisótopos diretamente a uma camada absorvedora de perovskita, um material de última geração conhecido por sua alta eficiência.
Para melhorar o desempenho, a equipe incorporou pontos quânticos baseados em carbono 14 em eletrodos e melhorou a estrutura da camada de perovskita. Estas inovações resultam numa produção de energia altamente estável e numa impressionante eficiência de conversão de energia.
As descobertas, publicadas na revista Chemical Communications, foram lideradas pelo Professor Su-Il In (Chanceler Kunwoo Lee) do Departamento de Ciência e Engenharia Energética do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia da República da Coreia.
A tecnologia recentemente desenvolvida fornece um fornecimento de energia estável e de longo prazo sem a necessidade de carregamento, tornando-a uma solução energética promissora de próxima geração para áreas que exigem autonomia energética de longo prazo, como exploração espacial, dispositivos médicos implantáveis e aplicações militares.
Com o rápido desenvolvimento da miniaturização e sofisticação dos dispositivos eletrónicos, há uma necessidade crescente de tecnologias inovadoras de fornecimento de energia para minimizar a necessidade de carregamentos frequentes. No entanto, as baterias actualmente convencionais, incluindo as baterias de lítio e níquel, têm uma vida útil curta e são susceptíveis a altas temperaturas e humidade, limitando a sua fiabilidade em ambientes extremos. A tecnologia de baterias betavoltaicas, capaz de fornecer energia estável durante anos ou mesmo décadas, está emergindo como uma alternativa poderosa.
As células betavoltaicas geram eletricidade capturando partículas beta liberadas durante o decaimento radioativo natural. Em teoria, eles podem operar durante décadas sem manutenção. As partículas beta também oferecem excelentes vantagens de biossegurança porque não conseguem penetrar na pele humana. No entanto, o progresso prático tem sido limitado devido aos desafios no manuseamento de materiais radioactivos e na garantia da estabilidade dos materiais.
Para superar esses desafios, a equipe do professor In desenvolveu uma célula betavoltaica quântica híbrida que combina um eletrodo isótopo baseado em carbono-14 com uma camada absorvedora de perovskita de alta eficiência. Eles melhoraram significativamente as propriedades de transporte de carga controlando com precisão a estrutura cristalina da perovskita e usando aditivos como cloreto de metilamônio (MACl) e cloreto de césio (CsCl).
Em última análise, a bateria betavoltaica desenvolvida alcançou um aumento de aproximadamente 56.000 vezes na mobilidade dos elétrons em comparação com os sistemas tradicionais e manteve a produção de energia estável por até 9 horas de operação contínua, demonstrando excelente desempenho.
O professor Su-Il In comentou: "Esta pesquisa marca a primeira realização prática de baterias betavoltaicas no mundo. Planejamos acelerar a comercialização da próxima geração de tecnologia de fornecimento de energia para ambientes extremos e alcançar ainda mais a miniaturização e a transferência de tecnologia." O co-autor e estudante de doutoramento Junho Lee acrescentou: “Embora esta investigação envolva desafios diários que muitas vezes parecem impossíveis, somos movidos por um forte sentido de missão e sabemos que o futuro do país está intimamente relacionado com a segurança energética”.
Compilado de /scitechdaily