Forestil dig et batteri, som aldrig skal oplades, som kan levere strøm i årtier, og som samtidig er med til at løse problemet med radioaktivt affald. Det lyder som science fiction, men forskere ved Ohio State University har gjort det til virkelighed med et nyt batteri, der høster energi fra atomaffald.
“Sukkerknald” med atomkraft
Det nye batteri er overraskende lille – på størrelse med en sukkerknald. Den lille terning kan producere elektricitet i mikrowatt-området ved at udnytte den gammastråling, der udsendes fra brugt atomaffald.
I test har batteriet produceret 288 nanowatt strøm, når det blev udsat for cæsium-137, som er et almindeligt biprodukt fra atomkraftværker. Men da forskerne testede det med kobolt-60, som er en stærkere strålingskilde, steg effekten til 1,5 mikrowatt – nok til at drive en lille elektronisk sensor.
Sådan virker det – uden at være radioaktivt
Det smarte ved dette batteri er, at det ikke indeholder noget radioaktivt materiale i sin konstruktion. I stedet bruger det en to-trins konverteringsproces til at indfange den stråling, der allerede findes i miljøet.
Batteriet bruger såkaldte scintillatorkrystaller – materialer, der absorberer den høje energi i gammastråler og omdanner den til synligt lys. Dette lys opfanges derefter af en fotovoltaisk celle (som i et solpanel), der omdanner lyset til elektricitet.
“Hele processen kaldes radiovoltaik, og batteriets design betyder, at det i sig selv er sikkert at håndtere,” forklarer forskerne bag projektet.
Løser to problemer på én gang
Teknologien er særligt lovende, fordi den kan hjælpe med at løse et af de største problemer med atomkraft: Hvad skal man gøre med det radioaktive affald?
Ved at omdanne strålingen fra atomaffald til elektricitet kan dette batteri gøre det, der tidligere blev betragtet som et farligt affaldsprodukt, til en værdifuld energikilde.
Ikke til din mobiltelefon – endnu
Før du begynder at drømme om en mobiltelefon, der aldrig skal oplades, skal du vide, at den nuværende elproduktion er alt for lav til sådanne formål. Som nævnt leverer dagens prototype mikrowatt, mens en typisk smartphone har brug for tusindvis af gange mere strøm.
Men den langsigtede værdi ligger i batterier, der kan holde i årtier uden vedligeholdelse, perfekt til sensorer og udstyr på utilgængelige steder. Tænk på rumfartøjer, havets dybder, naturområder til måling af klimaforandringer eller inde i selve atomreaktorerne – steder, hvor det er umuligt eller ekstremt dyrt at udskifte batterier.
Udfordringer på vejen
Før teknologien kan blive udbredt, skal forskerne løse flere problemer. De skal øge strømproduktionen, udvikle mere effektive scintillatormaterialer og finde omkostningseffektive produktionsmetoder.
Forskerne arbejder nu på at opskalere batteriet, så det kan generere mere strøm. De undersøger også, hvordan man kan optimere solcellerne, f.eks. ved at øge deres overfladeareal.
Et andet vigtigt forskningsområde er materialernes holdbarhed, når de udsættes for langvarig og intens stråling. Både scintillatorkrystallerne og solcellerne skal kunne modstå høje strålingsdoser over en lang periode.
Fremtidsudsigter
Med fortsat udvikling kan denne teknologi revolutionere den måde, vi bruger atomaffald til energiproduktion på, og samtidig give os strømkilder, der holder næsten evigt.
Selv om vi næppe kommer til at se disse batterier i vores mobiltelefoner lige foreløbig, kan de blive afgørende for fremtidige sensorer, rumfartøjer og infrastruktur, hvor batterilevetiden er afgørende.
I vores løbende søgen efter bæredygtige energiløsninger er dette et spændende skridt i retning af at forvandle et farligt affaldsprodukt til en værdifuld ressource – og måske en dag give os elektronik, der virkelig holder hele livet.
Kilde: Scienceblog.com
