Giải pháp năng lượng tương lai? Pin hạt nhân không cần sạc lại trong 50 năm thu hút sự chú ý toàn cầu

Ngày nay ở thế kỷ 21, nhu cầu năng lượng của nhân loại ngày càng tăng cao, trong khi sự cạn kiệt các nguồn năng lượng truyền thống và vấn đề ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng. Để giải quyết mâu thuẫn này, các nhà khoa học tiếp tục khám phá những công nghệ năng lượng mới. 

Vào ngày 8 tháng 1 năm 2024, Công ty TNHH Công nghệ Năng lượng Mới Betavolt Bắc Kinh đã công bố một tin tức trên trang web chính thức của mình. Họ đã phát triển loại pin năng lượng nguyên tử thu nhỏ mới nhất, được gọi là pin năng lượng hạt nhân BV100. Nó không chỉ có thể được sử dụng an toàn trên máy điều hòa nhịp tim mà thậm chí còn có thể được sử dụng liên tục trong 50 năm. Vì vậy, sự thật là gì? Loại pin này là một cuộc cách mạng công nghệ mới hay một mánh lới quảng cáo?

Có hai điểm được thảo luận nhiều nhất về loại pin hạt nhân này, một là loại pin này có thật không? Thứ hai, loại pin này có an toàn không? Theo Giám đốc điều hành Betavolt Zhang Wei, kích thước của loại pin này chỉ 15* 15* 5 milimét khối, tương đương với kích thước của một đồng xu nhưng có thể tạo ra nguồn điện ổn định trong 50 năm mà không cần sạc hay bảo trì. 

Công nghệ cốt lõi của pin hạt nhân BV100 là sử dụng các hạt beta được giải phóng do sự phân rã của đồng vị hạt nhân niken-63 để chuyển đổi năng lượng hạt nhân thành năng lượng điện thông qua bộ chuyển đổi bán dẫn kim cương độc đáo. Chất bán dẫn kim cương là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ tư có tính linh động mang điện tích cao và khả năng thu thập, chuyển đổi các electron bức xạ một cách hiệu quả. 

Nhóm các nhà khoa học của Betavolt đã phát triển chất bán dẫn kim cương đơn tinh thể hiệu suất cao chỉ dày 10 micron, đặt một lớp niken-63 dày 2 micron giữa hai bộ chuyển đổi bán dẫn kim cương để tạo thành một mô-đun đơn vị khép kín. Cấu trúc này giúp hệ số thu electron bức xạ của pin hạt nhân BV100 lên tới 98%, vượt xa mức của các loại pin hạt nhân khác.

Nhờ khả năng chuyển đổi năng lượng hiệu quả này, mật độ năng lượng của pin hạt nhân BV100 đã đạt đến mức đáng kinh ngạc. Pin hạt nhân BV100 có thể giải phóng điện áp lên tới 3V và công suất đầu ra đạt 100 microwatt. Hiệu suất này là chưa từng có trong lĩnh vực pin hạt nhân. 

Ngoài hiệu suất phóng điện vượt trội, một trong những tính năng nổi bật nhất của pin hạt nhân BV100 là tuổi thọ cao. Theo Betavolt, thời gian phóng điện của loại pin hạt nhân này có thể kéo dài khoảng 50 năm. Trong suốt 50 năm dài này, pin hạt nhân không cần sạc hay bảo trì, chúng chỉ cần được sử dụng. 

Độ bền này khiến pin hạt nhân BV100 trông gần như có thể so sánh với một “cỗ máy chuyển động vĩnh cửu”. Xét về khả năng thích ứng với môi trường làm việc, pin hạt nhân BV100 cũng có nhiều ưu điểm. Ví dụ, pin hạt nhân này có thể hoạt động bình thường trong khoảng từ -60 độ đến 120 độ, không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ và sẽ không phát nổ do nhiệt độ cao. 

Ngoài ra, khả năng phát điện của pin hạt nhân BV100 ổn định, không dao động khi phụ tải thay đổi và không có hiện tượng tự phóng điện. Những đặc điểm này làm cho pin hạt nhân BV100 phù hợp để sử dụng trong nhiều môi trường và tình huống khắc nghiệt khác nhau.

Điều quan trọng nhất là pin hạt nhân BV100 còn rất an toàn. Ngay cả khi gặp tai nạn như vết thủng, bức xạ hạt nhân sẽ không dễ dàng bị rò rỉ vì chất bán dẫn kim cương có khả năng chống tấn công mạnh mẽ và có thể che chắn và hấp thụ bức xạ một cách hiệu quả. 

Sau thời gian phân rã, đồng vị niken-63 được sử dụng làm nguồn phóng xạ trở thành đồng vị ổn định của đồng và không gây ra bất kỳ mối đe dọa hay ô nhiễm nào cho môi trường. Theo Betavolt, loại pin hạt nhân này đã bước vào giai đoạn thử nghiệm và sẽ được sản xuất hàng loạt vào năm 2025. Sau khi được sản xuất hàng loạt, loại pin hạt nhân này có thể hỗ trợ đầy đủ cho việc lắp ráp mô-đun và các sản phẩm pin có kích cỡ, công suất và công suất khác nhau có thể được sản xuất theo các nhu cầu khác nhau. 

Betavolt hy vọng rằng loại pin hạt nhân này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp năng lượng cho nhiều tình huống lâu dài như hàng không vũ trụ, thiết bị AI, thiết bị y tế, cảm biến tiên tiến, máy bay không người lái nhỏ và robot siêu nhỏ. Không chỉ vậy, Betavolt còn có kế hoạch ra mắt pin hạt nhân với hiệu suất tốt hơn vào năm tới.

Một số người có thể lo lắng liệu pin hạt nhân như vậy có gây nguy cơ bức xạ cho cơ thể con người hay không? Thực tế thì bạn không cần phải lo lắng vì loại pin này an toàn nhất trong số các loại pin hạt nhân hiện nay. Nguyên nhân là do đồng vị phóng xạ niken-63 chỉ giải phóng tia beta năng lượng thấp là dòng electron chứ không giải phóng neutron, tia X và tia gamma có khả năng xuyên thấu và phá hủy cao. 

Năng lượng của các dòng điện tử này rất thấp và sẽ không gây ra nhiều tác hại cho cơ thể con người. Hơn nữa, khả năng xuyên thấu của dòng điện tử cũng rất yếu, một mảnh giấy trắng thông thường cũng có thể chặn được chúng. Do đó, miễn là pin được niêm phong, nó có thể ngăn chặn rò rỉ bức xạ một cách hiệu quả, vì vậy loại pin này có thể được sử dụng an toàn trong các thiết bị y tế như máy điều hòa nhịp tim.

Tham khảo: Zhihu; Euphoriaexpress; Economymiddleeast