Buzz
Theo các chuyên gia nghiên cứu, trên lý thuyết, loại pin này có thể tồn tại đến hàng nghìn năm nhờ vào chu kỳ bán rã cực kỳ dài của vật liệu sử dụng.
Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một bước đột phá đáng chú ý trong ngành lưu trữ năng lượng: tạo ra loại pin hạt nhân đầu tiên dựa trên carbon, có khả năng hoạt động liên tục đến 100 năm mà không cần sạc lại. Điều này mang lại tiềm năng lớn cho các ứng dụng yêu cầu nguồn năng lượng ổn định trong điều kiện khắc nghiệt.
Theo thông tin từ Đại học Sư phạm Tây Bắc tại Cam Túc, loại pin này được thiết kế với tuổi thọ 50 năm, nhưng có thể kéo dài hơn 100 năm trong môi trường khắc nghiệt. Đây là một bước tiến vượt bậc so với các loại pin thông thường hiện nay.
Zhang Guanghui, trưởng nhóm kỹ thuật của dự án, chia sẻ một triển vọng đáng kinh ngạc: "Về mặt lý thuyết, pin có thể tồn tại hàng nghìn năm nhờ vào chu kỳ bán rã dài của carbon-14, lên đến 5.730 năm". Chu kỳ bán rã là thời gian cần thiết để một đồng vị phóng xạ giảm còn một nửa giá trị ban đầu.
Các nhà nghiên cứu đang cầm trên tay bảng đèn LED được cấp điện bằng pin hạt nhân
Về nguyên lý hoạt động, pin hạt nhân này sử dụng carbon-14, một đồng vị phóng xạ yếu của carbon, còn được gọi là phóng xạ carbon. Công nghệ của pin tận dụng quá trình phân rã phóng xạ của carbon-14 để tạo ra điện năng, với cấu trúc được xây dựng từ chất bán dẫn kép gồm silicon và carbon.
Nhờ thiết kế đặc biệt, pin đạt công suất đầu ra tối đa 433 nanowatt và nổi bật với khả năng chịu nhiệt độ cực đoan, từ -100°C đến 200°C. Pin cũng có mật độ năng lượng cao và tỷ lệ suy giảm hiệu suất dưới 5% trong suốt vòng đời thiết kế.
Để chứng minh độ bền, đại học cho biết một đèn LED được cấp nguồn bằng loại pin này đã hoạt động liên tục gần bốn tháng, phát ra hơn 35.000 xung sáng. Đây là bằng chứng rõ ràng cho tiềm năng ứng dụng thực tế của công nghệ mới.
Giáo sư Su Maogen, nhà nghiên cứu chính và Phó Giám đốc Khoa Vật lý và Kỹ thuật Điện tử, nhấn mạnh rằng pin có thể cung cấp năng lượng vĩnh viễn cho các thiết bị y tế cấy ghép như máy tạo nhịp tim - hiện chỉ hoạt động tối đa 15 năm - và giao diện não-máy tính.
Ông cũng chỉ ra rằng: "Đối với Internet of Things (IoT), pin có thể hỗ trợ mạng lưới cảm biến quy mô lớn. Trong môi trường khắc nghiệt như đáy biển sâu, hai cực, mặt trăng và sao Hỏa, nó có thể trở thành nguồn cung cấp điện liên tục mà không cần bảo trì." Ngoài ra, ông khẳng định pin có thể cấp nguồn cho tàu thăm dò vũ trụ trong các sứ mệnh thám hiểm không gian sâu.
Mặc dù thông báo không đề cập trực tiếp đến xe điện, 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." Điều này gợi ý tiềm năng rộng lớn hơn của công nghệ trong tương lai.
Pin là kết quả hợp tác giữa Đại học Sư phạm Tây Bắc và công ty Beita Pharmatech, chuyên phát triển các hợp chất liên quan đến carbon-14 - đồng vị được sử dụng rộng rãi trong khoa học và y học, như phát hiện nhiễm khuẩn. Đại học cũng công bố kế hoạch phát triển thiết bị phát hiện nhanh đồng vị carbon-13 tự động và máy tách đồng vị điện từ, coi đây là "bước quan trọng hướng tới thiết lập hệ thống công nghiệp" để thu được carbon-14.
Theo Đại học Quốc gia Australia, trong ba đồng vị carbon tự nhiên, carbon-12 chiếm khoảng 99,8%, carbon-13 khoảng 1%, và carbon-14 hiếm nhất với tỷ lệ chỉ một trên mỗi tỷ nguyên tử carbon. Do đó, việc sản xuất và thu được carbon-14 là một thách thức lớn.
Trước tình hình đó, năm ngoái, Trung Quốc đã bắt đầu sản xuất hàng loạt carbon-14 tại một lò phản ứng hạt nhân thương mại ở Chiết Giang, đánh dấu bước chuyển mình giảm phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu từ Canada, Nam Phi, Australia và Nga. Động thái này không chỉ đảm bảo nguồn cung cho các dự án trong nước mà còn thể hiện sự tiến bộ vượt bậc trong năng lực khoa học công nghệ của Trung Quốc.
Cần lưu ý rằng, sự phát triển công nghệ pin hạt nhân không chỉ giới hạn ở Trung Quốc. Vào tháng 12 năm ngoái, các nhà khoa học tại Đại học Bristol và Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Vương quốc Anh đã công bố việc tạo ra pin kim cương carbon-14 đầu tiên trên thế giới. Pin này thu giữ các electron di chuyển nhanh từ cấu trúc kim cương, có khả năng "bao bọc an toàn một lượng nhỏ carbon-14". Theo đại học, đây là nguồn năng lượng bền vững có thể ứng dụng trong thiết bị y tế, thiết bị an ninh và môi trường khắc nghiệt như không gian vũ trụ.
Năm ngoái, các nhà khoa học Trung Quốc cũng công bố việc phát triển một loại pin hạt nhân tương tự dựa trên nguyên lý chu kỳ bán rã của đồng vị phóng xạ. Tuy nhiên, loại pin này sử dụng đồng vị phóng xạ của Nickel thay vì Carbon như trong nghiên cứu của Zhang Guanghui.
