Carbonio-14: la Cina inventa una batteria che dura più di 5000 anni

Carbonio-14: la Cina inventa una batteria che dura più di 5000 anni. La Cina ha utilizzato batterie nucleari nelle missioni dei rover lunari, ma intende costruire batterie nucleari più piccole e potenti per applicazioni industriali. I ricercatori della Northwest Normal University, in collaborazione con quelli della Gansu Zhulong Technology in Cina, hanno realizzato una batteria nucleare di nuova generazione utilizzando l’isotopo carbonio-14 e un trasduttore al carburo di silicio (SiC). La nuova batteria nucleare rappresenta un notevole miglioramento rispetto alla precedente, non solo in termini di capacità, ma anche perché è stata sviluppata interamente in Cina.

Questa batteria è stata impiegata in ambito spaziale con le missioni rover lunari Chang’e-3 e Chang’e-4.

Carbonio-14 e le batterie di lunga durata

Una batteria nucleare, nota anche come batteria a radioisotopi o batteria atomica, utilizza l’energia derivante dal decadimento dell’isotopo radioattivo al suo interno per generare elettricità. Poiché l’emivita degli isotopi radioattivi può estendersi per diversi decenni. Se non secoli. Una batteria nucleare può rimanere attiva molto più a lungo rispetto alle sue controparti chimiche.

Ciò le rende ideali per l’impiego in veicoli spaziali e sensori ambientali remoti, oltre che vantaggiose negli impianti medici, laddove sia possibile utilizzare materiale radioattivo idoneo. Le batterie nucleari sono state utilizzate dalla NASA nelle missioni spaziali profonde, in particolare nelle sonde Voyager nel 1977 e nel rover Curiosity su Marte nel 2012. Anche la Cina ha impiegato batterie nucleari nei suoi rover lunari Chang’e-3 e Chang’e-4.

Il suo recente successo rientra nella sua strategia di costruire batterie nucleari più piccole e potenti, adatte ad applicazioni industriali.

La Cina continua ad essere una delle maggiori potenze in fatto di tecnologia avanzata.

I risultati sono migliori del suo predecessore

Il team di ricerca della Northwest Normal University aveva già costruito una batteria nucleare al carbonio-14 nel 2024, denominandola Candle Dragon-I o Zhulong-1. La batteria di nuova generazione, chiamata Qianjiyuan Tianshu, presenta un utilizzo di materiale radioattivo limitato al 22%, massimizzando al contempo la potenza di 2,6 volte senza alterare la tensione o la stabilità.

“Le versioni precedenti soffrivano di scarsa potenza, integrazione limitata e costi elevati, quindi il team si è concentrato sulla realizzazione di un dispositivo compatto, potente, economico e interamente prodotto in patria”, ha spiegato Su Maogen, responsabile del progetto presso la Northwest Normal University.

Il team di ricerca ha individuato cinque importanti miglioramenti che Qianjiyuan Tianshu apporta rispetto a Zhulong-1 , tra cui una sorgente radioattiva più adatta e un design tridimensionale a strati che consente di risparmiare spazio e migliorare l’integrazione. Inoltre, un sistema di gestione della microenergia e sensori integrati permettono il funzionamento autonomo. Grazie all’utilizzo di un trasduttore in carburo di silicio, prodotto in Cina, è stato possibile aumentare l’efficienza della batteria.

Secondo la Cina questa batteria potrebbe durare almeno 5000 anni.

Parliamo della capacità della batteria creata grazie al carbonio-14

La batteria di nuova generazione ha un volume di poco superiore a un pollice cubo (16,8 centimetri cubi). Utilizzando 129 millicurie di carbonio-14, è in grado di erogare una corrente di 0,713 microampere, una tensione di 2,06 V e una potenza massima di 1,13 microwatt.

L’approccio convenzionale nelle batterie nucleari consiste nell’utilizzare materiali termoelettrici per convertire il calore di decadimento in energia. Tuttavia, i sistemi utilizzati in queste batterie sono ingombranti e richiedono temperature elevate per funzionare. Qianjiyuan Tianshu, invece, convoglia gli elettroni o le particelle beta derivanti dal decadimento sul semiconduttore di carburo di silicio, dove vengono utilizzati per produrre direttamente una corrente.

In effetti, affermano i ricercatori, la batteria è molto simile a un pannello solare. Invece di funzionare con la luce, funziona con le radiazioni. Pur avendo ridotto il volume della batteria solo del 17%, i ricercatori sono riusciti ad aumentare la densità di potenza volumetrica di circa 15 volte. Inoltre, poiché l’emivita del carbonio è di 5.730 anni, la batteria nucleare ha di fatto una durata di migliaia di anni. Questo è quanto ha affermato il South China Morning Post nel suo articolo. Che dire, questa batteria è davvero molto interessante e potrebbe essere la svolta per le attività industriali.