Beta-voltaické batérie z rádioaktívnych diamantov môžu fungovať desaťročia

ZDROJ | New Atlas

Výskumníci z University of Bristol založili spoločnosť Arkenlight a vyvinuli technológiu na odoberanie kúskov rádioaktívneho odpadu z jadrových reaktorov – uhlíka 14C a trícia z častí, ktoré boli vystavené žiareniu palivových tyčí – a na jeho konverziu na diamanty, ktoré dokážu uvoľňovať vysokoenergetické elektróny v podobe beta žiarenia a premieňať ich na využiteľnú elektrinu. Takéto beta-voltaické batérie môžu generovať energiu extrémne dlhý čas, hoci s malým výkonom. Môžu byť navrhnuté tak, aby vydržali fungovať desaťročia, alebo aj tisíce rokov, v závislosti od polčasu rozpadu konkrétneho izotopu, ktorý používajú.

Pozrite siDiamanty z jadrového odpadu prinesú „večné batérie“

Rádioaktívny izotop uhlíka 14C s polčasom rozpadu 5 730 rokov prirodzene vzniká z atómov dusíka 14N vo vysokých vrstvách atmosféry vplyvom kozmického žiarenia. Izotop, ktorý sa používa na datovanie organických artefaktov v archeológii, sa však nachádza aj grafitových tyčiach jadrových reaktorov.

Vedci sa domnievajú, že jednou z oblastí, kde by sa dali takéto batérie využiť, sú rôzne elektronické implantáty. Napriek tomu, že sú vyrobené z rádioaktívneho jadrového odpadu, Arkenlight hovorí, že sú veľmi bezpečné dokonca aj vo vnútri ľudského tela. Takéto mäkké beta žiarenie nepreniká ďaleko do tkaniva a extrémna tvrdosť diamantovej štruktúry robí batérie mimoriadne mechanicky odolné.

Rádioaktívna diamantová batéria Arkenlight v štádiu predvýrobného prototypu.ZDROJ | Arkenlight

Nedávno Arkenlight nadviazal spoluprácu s francúzskou spoločnosťou Axorus, kvôli možnosti použitia beta-voltaických mikrobatérií na napájanie umelých neurónov, ktoré Francúzi vyvíjajú.

Tieto umelé neuróny môžu byť v prípade potreby implantované do nervového systému. Tu môžu snímať signály z biologických neurónov, prijímať vstupy z vonkajších systémov a potom posielať elektrické signály späť do nervového systému. Sú to vlastne CMOS elektronické obvody, až 1000-krát energeticky efektívnejšie a 10-krát menšie ako biologické neuróny.

ZDROJ | Axorus

Axorus v súčasnosti vyvíja umelú sietnicu, ktorá spája množstvo umelých neurónov s fotodiódami v podobe matrice „pixelov“, ktorá dokáže čítať prichádzajúce svetlo a posielať elektrický signál do mozgu cez optický nerv. Je určená pre pacientov s vekom podmienenou degeneráciou makuly, ktorým dokáže čiastočne vrátiť videnie, aj keď spočiatku len v čiernobielej podobe.

Pozrite siUltratvrdé diamantové sklo z fullerénu je unikátny materiál

Umelé sietnice budú poháňané samotným okolitým svetlom, ale čo potme? Malé, bezpečné beta-voltaické batérie, ktoré vydržia desiatky rokov, by mohli byť riešením. Preto sa Axorus a Arkenlight spojili, aby potvrdili funkčnosť konceptu a vytvorili prvý umelý neurón poháňaný tríciovým rádiovoltaickým mikrogenerátorom.

Diamantové batérie by mohli umelú sietnicu napájať v noci, a firma má v hľadáčiku rad ďalších aplikácií pre svoje umelé neuróny v mozgu, v endokrinnom systéme, v črevách a močovom systéme, kde môžu potenciálne liečiť rôzne druhy porúch, pričom na svoje fungovanie nebudú potrebovať žiadne svetlo.

ZDROJ | Axorus

„Cesta k životaschopnému produktu si vyžaduje množstvo experimentov pri zdokonaľovaní zloženia a výrobného procesu, aby sme zaistili najvyššiu možnú hustotu výkonu“, povedal generálny riaditeľ spoločnosti Arkenlight, Morgan Boardman.

ZDROJ | Axorus

Od komerčne dostupného produktu nás delí ešte niekoľko rokov, myslí si Boardman. Firma však dúfa, že do roku 2024 dokáže poskytnúť prvé funkčné vzorky. A ak dokáže, že tieto batérie sú bezpečné a spoľahlivé v ľudskom tele a dodávajú užitočné množstvo energie, môžu nájsť uplatnenie v mnohých medicínskych aplikáciách.

ZdrojNew Atlas

Komentáre k článku