Radiokohlenstoff liefert Akkustrom für immer
Batterie des Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology kommt ewig ohne Aufladen aus
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Nuklearbatterie: Neuentwicklung passt selbst in kleinste Geräte hinein (Foto: dgist.ac.kr) |
Daegu (pte004/27.03.2025/06:15)
Batterien, die E-Autos zehntausende Kilometer fahren lassen und Smartphones ein Leben lang mit Strom versorgen, ohne sie aufladen zu müssen: Das verspricht Su-Il In vom Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology. Der Forscher hat mit seinem Team eine Batterie entwickelt, die den radioaktiven Zerfall des Kohlenstoffisotops 14 (C14) zur Stromerzeugung nutzt.
Elektronenemission angeregt
Das Isotop, das auch Radiokohlenstoff genannt wird, hat eine Halbwertzeit von 5.730 Jahren. In dieser Zeit zerfällt die Hälfte davon unter Aussendung von Elektronen und Antineutrinos. Die Elektronen treffen in der Nuklearbatterie auf einen Farbstoff, der in einen Halbleiter eingebettet ist und durch die Betastrahlen zur Emission von Elektronen angeregt wird.
Diese formen sich zu elektrischem Strom, der Elektromotoren antreiben und Smartphones klingeln lässt. Um die Stromerzeugungsrate zu verbessern, setzen die Experten auf einen Halbleiter aus Titandioxid - ein Material, das oft als Weißmacher in Farben und als Photokatalysator genutzt wird. Die Forscher sensibilisierten das Material mit einem Farbstoff auf Rutheniumbasis. Sie verstärkten die Bindung zwischen dem Titandioxid und dem Farbstoff durch eine Behandlung mit Zitronensäure.
Titandioxid sammelt Elektronen
Kollidieren Betastrahlen aus Radiokohlenstoff mit dem behandelten Farbstoff auf Rutheniumbasis, sendet es eine ganze Wolke von Elektronen aus, die das Titandioxid sammelt, sodass sie als elektrischer Strom nutzbar sind. In hat C14 ausgewählt, weil es ausschließlich Betastrahlen, also Elektronen und Antineutrinos, freisetzt. Anders als Alpha- und Gammastrahlen lassen diese sich leicht bändigen, sodass sie keine gesundheitlichen Probleme bei den Nutzern heraufbeschwören.
Dünne Bleche aus Aluminium reichen, um diese Strahlen abzuschirmen. "Wir können diese Batterien so klein bauen, dass sie in Geräte von der Größe eines Fingers passen", sagt In. C14 ist übrigens ein Abfallprodukt im Atommüll, der in Kernreaktoren anfällt. Den Batterierohstoff daraus zu entfernen, ist allerdings ein höchst aufwendiges Unterfangen.
Taiwanesische Wissenschaftler haben ebenfalls eine Nuklearbatterie entwickelt, die auf dem radioaktiven Material Americium basiert, das ebenfalls im Atommüll zu finden ist. Dessen Strahlung lässt einen Kristall fluoreszieren. Das entstehende Licht wird in einer Solarzelle in Strom umgewandelt, wie pressetext berichtete.
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