Buzz
Trong tương lai, pin vi hạt nhân được kỳ vọng sẽ trở thành một trong những giải pháp chính để đáp ứng nhu cầu về năng lượng của con người, mang lại sự tiện lợi và bền vững hơn cho cuộc sống của chúng ta.
Hiện nay, trong thế kỷ 21, nhu cầu về năng lượng của loài người đang tăng cao, đồng thời sự cạn kiệt các nguồn năng lượng truyền thống và vấn đề ô nhiễm môi trường đang trở nên ngày càng nghiêm trọng. Để giải quyết tình trạng này, các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu và phát triển 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. Loại pin này không chỉ có thể an toàn sử dụng trên máy điều hòa nhịp tim mà còn có thể hoạt động liên tục trong 50 năm mà không cần sạc hay bảo trì. Vậy, liệu đây có phải là một bước đột phá trong công nghệ mới hay chỉ là một chiến lược quảng cáo?
Có hai vấn đề được thảo luận nhiều nhất về loại pin hạt nhân này, một là vấn đề về tính hiệu quả của loại pin này và hai là vấn đề về an toàn khi sử dụng. Theo Giám đốc điều hành Betavolt Zhang Wei, loại pin này có kích thước chỉ 15* 15* 5 milimét, tương đương với kích thước của một đồng xu nhưng có thể cung cấp nguồn điện ổn định trong 50 năm mà không cần sạc lại hoặc bảo trì.
Công nghệ chủ yếu của pin hạt nhân BV100 là sử dụng các hạt beta được phát ra từ quá trình phân rã của đồng vị hạt nhân niken-63 để chuyển đổi năng lượng hạt nhân thành năng lượng điện thông qua một bộ chuyển đổi bán dẫn kim cương độc đáo. Chất bán dẫn kim cương là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ tư có khả năng chuyển đổi electron bức xạ một cách hiệu quả.
Nhóm các nhà khoa học tại Betavolt đã phát triển chất bán dẫn kim cương đơn tinh thể hiệu suất cao với độ dày chỉ 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 đạt đến 98%, vượt xa so với 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 tạo ra 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 đặc điểm nổi bật nhất của pin hạt nhân BV100 là tuổi thọ cao. Theo Betavolt, thời gian hoạt động của loại pin hạt nhân này có thể kéo dài khoảng 50 năm. Trong suốt 50 năm này, pin hạt nhân không cần sạc lại hay bảo trì, chỉ cần sử dụng.
Độ bền này khiến pin hạt nhân BV100 trở nên gần như có thể so sánh với một 'cỗ máy vĩnh cửu'. 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 C đến 120 độ C, không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi nhiệt độ và không gặp phải vấn đề tự phóng điện.
Ngoài ra, khả năng phát điện của pin hạt nhân BV100 rất ổn định, không dao động khi có thay đổi về phụ tải 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.
Điều quan trọng nhất là pin hạt nhân BV100 còn rất an toàn. Ngay cả khi xảy ra tai nạn như bị đâm thủng, bức xạ hạt nhân sẽ không dễ dàng rò rỉ ra bên ngoài do chất bán dẫn kim cương có khả năng chống lại các tác động mạnh mẽ và có khả năng hấp thụ và che chắn bức xạ một cách hiệu quả.
Sau quá trình phân rã, đồng vị niken-63 được sử dụng làm nguồn phát xạ trở thành đồng vị ổn định của đồng và không tạo ra bất kỳ mối đe dọa hoặc ô nhiễm nào cho môi trường. Theo Betavolt, loại pin hạt nhân này đang 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 sản xuất các sản phẩm pin với kích cỡ, công suất và khả năng khác nhau để phù hợp với 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 ứng dụng lâu dài như hàng không vũ trụ, thiết bị trí tuệ nhân tạo, 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 tung ra loại pin hạt nhân với hiệu suất cao hơn vào năm sau.
Một số người có thể lo ngại về việc pin hạt nhân có thể gây nguy cơ bức xạ cho cơ thể con người không? Thực tế, không cần phải lo lắng vì loại pin này được coi là an toàn nhất trong số các loại pin hạt nhân hiện nay. Nguyên nhân là do đồng vị phóng xạ niken-63 chỉ phát ra tia beta năng lượng thấp, không phát ra 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 tác động lớn đến cơ thể con người. Hơn nữa, khả năng xuyên thấu của các dòng điện tử này cũng rất yếu, chỉ cần một mảnh giấy trắng thông thường cũng có thể chặn chúng. Do đó, miễn là pin được niêm phong, nó có thể ngăn chặn hiệu quả sự rò rỉ bức xạ, và 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
