Công nghệ pin dùng trọn đời không phải sạc lại

Hiệu suất của pin lithium-ion cũng giảm dần sau mỗi lần sạc. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu Hàn Quốc đã phát triển một loại pin mới sử dụng năng lượng hạt nhân nhỏ và an toàn, có khả năng hoạt động trong nhiều thập kỷ, thậm chí hàng nghìn năm mà không cần sạc lại.

Pin hạt nhân sẽ mở ra tương lai mới cho các thiết bị điện tử?

Theo Giáo sư In Su-il từ Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk, nhu cầu về pin có tuổi thọ dài hơn đang gia tăng, đặc biệt là với sự phát triển của máy bay không người lái và các thiết bị cảm biến từ xa. Tuy nhiên, nhu cầu này bị hạn chế do hiệu suất của pin lithium-ion gần như đã bão hòa, không còn nhiều không gian cho sự cải tiến.

Giờ đây, thế hệ pin hạt nhân betavoltaic mới mà nhóm nghiên cứu của Giáo sư Yin trình bày tại Hội nghị Hóa học Mỹ mới đây thực sự mở ra đầy hy vọng. Khác với lithium, vốn yêu cầu một lượng lớn năng lượng để chiết xuất và có thể gây hại cho môi trường, pin betavoltaic sẽ sử dụng carbon phóng xạ. Đây là một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất điện hạt nhân, điều này giúp pin trở nên rẻ, dễ kiếm và dễ tái chế.

Mặc dù một số người có ấn tượng không tốt về pin hạt nhân, nhưng pin betavoltaic (chuyển đổi tia beta từ carbon-14 thành điện) được kỳ vọng là an toàn. Carbon-14 chỉ phát ra tia beta có thể được che chắn bằng một tấm nhôm mỏng, và với chu kỳ bán rã khoảng 6.000 năm, pin này có thể hoạt động trong hàng nghìn năm.

Kích thước nhỏ gọn mà pin hạt nhân Betavoltaic có.

Theo nhóm nghiên cứu, loại pin betavoltaic mà họ phát triển gọi là “tế bào betavoltaic nhạy cảm với thuốc nhuộm hai vị trí” (d-DSBC). Họ đã sử dụng điện cực titanium dioxide, thường thấy trong pin mặt trời, và làm cho chúng nhạy cảm với một loại thuốc nhuộm gọi là ruthenium. Bằng cách áp dụng phương pháp “điểm kép”, carbon phóng xạ được đặt trên cả hai điện cực giúp tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ 0,48% lên 2,86%.

Mặc dù pin betavoltaic có công suất thấp và không thể cung cấp năng lượng cho xe điện, chúng có thể được sử dụng để cấp điện cho vệ tinh hoặc máy tạo nhịp tim, hoạt động suốt đời mà không cần phẫu thuật thay thế.

Giáo sư Yin nhấn mạnh: “Mặc dù nhận thức về năng lượng hạt nhân đang thay đổi trong bối cảnh lo ngại về biến đổi khí hậu, nhiều người vẫn coi năng lượng hạt nhân là thứ đến từ các nhà máy điện lớn ở những vùng xa xôi. Pin betavoltaic của chúng tôi giúp đưa năng lượng hạt nhân an toàn vào một thiết bị có kích thước bằng ngón tay”.