Pin dựa trên carbon được thiết kế để tồn tại 50 năm và có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy điều hòa nhịp tim, tàu vũ trụ và các thiết bị trong môi trường khắc nghiệt
Các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển loại pin hạt nhân đầu tiên của nước này dựa trên carbon, mà họ cho rằng có thể tồn tại đến một thế kỷ mà không cần sạc lại.
Pin siêu bền này có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho máy điều hòa nhịp tim – hiện có thời gian sử dụng tối đa 15 năm – cũng như tàu vũ trụ và các thiết bị được triển khai trong các môi trường khắc nghiệt như vùng cực và đáy biển sâu, Đại học Sư phạm Tây Bắc ở tỉnh Cam Túc cho biết trong một thông báo mới đây.
Mặc dù không đề cập đến xe điện, trường đại học cho biết đặc tính xanh và ít carbon của pin có thể “thúc đẩy nâng cấp chuỗi công nghiệp năng lượng mới của Trung Quốc”.
Ảnh: Handout
Pin hạt nhân được thiết kế để tồn tại trong 50 năm, nhưng thông báo của Đại học Sư phạm Tây Bắc cho biết nó có thể kéo dài hơn 100 năm trong các điều kiện khắc nghiệt. Theo Zhang Guanghui, trưởng nhóm kỹ thuật của dự án tại trường đại học, “về lý thuyết, pin có thể tồn tại hàng nghìn năm nhờ chu kỳ bán rã dài của carbon-14 là 5.730 năm”. Ông đang đề cập đến thời gian cần thiết để một đồng vị phóng xạ phân rã xuống còn một nửa giá trị ban đầu của nó.
Loại Pin này, với công suất tối đa có thể đạt 433 nanowatt, dựa trên carbon-14, còn được gọi là radiocarbon – một đồng vị phóng xạ yếu của nguyên tố carbon. Pin sử dụng sự phân rã phóng xạ của carbon-14 để tạo ra điện năng. Nó được chế tạo bằng một chất bán dẫn tổng hợp bao gồm silicon và carbon.
Sản phẩm này có thể chịu được nhiệt độ khắc nghiệt, từ âm 100 độ C (âm 148 độ F) đến 200 độ C (392 độ F). Nó cũng có mật độ năng lượng cực cao và tỷ lệ suy giảm hiệu suất dưới 5% trong suốt thời gian thiết kế của nó.
Trường Đại học Sư phạm Tây Bắc cho biết một đèn LED được cung cấp năng lượng bởi pin này đã hoạt động liên tục trong gần bốn tháng, phát ra hơn 35.000 xung sáng.
Nhà nghiên cứu chính Su Maogen, giáo sư và phó giám đốc khoa vật lý và kỹ thuật điện tử của trường đại học, cho biết loại pin này có thể cung cấp năng lượng vĩnh viễn cho các thiết bị y tế cấy ghép như máy điều hòa nhịp tim và giao diện não-máy tính. “Với Internet vạn vật (IoT), nó có thể hỗ trợ các mạng lưới cảm biến quy mô lớn,” theo Su.
“Trong các môi trường khắc nghiệt như đáy biển sâu, hai cực, mặt trăng và sao Hỏa, nó có thể được sử dụng như một nguồn cung cấp năng lượng liên tục mà không cần bảo trì,” ông nói thêm. “Trong việc thám hiểm không gian sâu, nó có thể cung cấp năng lượng cho các tàu thăm dò để hoạt động không ngừng nghỉ.”
Phát minh này là kết quả hợp tác giữa trường đại học và Beita Pharmatech, một công ty phát triển các hợp chất liên quan đến carbon-14 – một đồng vị được sử dụng rộng rãi trong khoa học và y học, chẳng hạn như để phát hiện nhiễm khuẩn.
Trường đại học cho biết họ dự định phát triển thiết bị phát hiện nhanh đồng vị carbon-13 tự động và máy tách điện từ đồng vị – “một bước quan trọng để thiết lập hệ thống công nghiệp” nhằm thu thập đồng vị carbon-14. Theo Đại học Quốc gia Úc, trong số ba đồng vị carbon được tìm thấy trong tự nhiên, carbon-12 chiếm khoảng 99,8% tổng số nguyên tử carbon, carbon-13 khoảng 1%, và carbon-14 hiếm nhất chỉ chiếm một trong mỗi 1 tỷ nguyên tử carbon.
Năm ngoái, Trung Quốc bắt đầu sản xuất hàng loạt carbon-14 trong một lò phản ứng hạt nhân thương mại ở tỉnh Chiết Giang phía đông, đánh dấu sự chuyển dịch khỏi việc gần như hoàn toàn phụ thuộc vào nhập khẩu từ Canada, Nam Phi, Úc và Nga.
Vào tháng 12 năm vừa rồi, các nhà khoa học tại Đại học Bristol và Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Vương quốc Anh cho biết họ đã tạo ra pin kim cương carbon-14 đầu tiên trên thế giới.
