Tin tứcHiện nay, điện thoại di động và nhiều thiết bị di động khác chủ yếu sử dụng pin lithium-ion, vốn chỉ duy trì năng lượng trong vài giờ đến vài ngày giữa các lần sạc. Tuy nhiên, những loại pin này cũng xuống cấp theo thời gian sử dụng và cần được sạc thường xuyên hơn.
Ngoài ra, quá trình khai thác lithium cũng gây ảnh hưởng lớn đến môi trường vì nó tiêu tốn nhiều năng lượng và nước. Vì vậy, các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển pin hạt nhân an toàn không cần sạc thường xuyên như một giải pháp thay thế.
Pin Betavoltaic được cung cấp năng lượng bằng cacbon phóng xạ. - Ảnh: Independent.
Giáo sư Su-Il In, tác giả chính của nghiên cứu từ Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk, Hàn Quốc, nhận định: "Hiệu suất của pin lithium-ion gần như đã đạt giới hạn”.
Ông In cho biết, pin hạt nhân tạo ra điện năng bằng cách khai thác các hạt năng lượng cao phát ra từ vật liệu phóng xạ an toàn, với bức xạ có thể được chặn lại bằng một số loại vật liệu nhất định.
Ví dụ, tia beta, hay các electron có tốc độ cao, có thể bị chặn bằng một lớp nhôm mỏng, giúp công nghệ betavoltaic trở thành lựa chọn an toàn cho pin hạt nhân.
Trong nghiên cứu mới, được trình bày tại một hội nghị của Hiệp hội Hóa học Mỹ (ACS) diễn ra từ ngày 23 đến 27/3, các nhà khoa học đã giới thiệu nguyên mẫu pin betavoltaic sử dụng carbon-14, một dạng carbon không ổn định và có tính phóng xạ.
Các nhà nghiên cứu cho biết, dạng carbon-14 chỉ phát ra tia beta, có thể được chặn lại bằng một tấm nhôm kim loại. Đồng thời, đây cũng là một sản phẩm phụ từ các nhà máy điện hạt nhân, do đó carbon phóng xạ không đắt đỏ, có sẵn và dễ tái chế.
Theo Giáo sư In, ông chọn đồng vị phóng xạ của carbon vì nó chỉ phát ra tia beta.
Trong pin hạt nhân betavoltaic, các electron va chạm với chất bán dẫn làm từ titanium dioxide, kích hoạt một "chuỗi phản ứng chuyển đổi electron".
Khi thử nghiệm, các nhà khoa học phát hiện, tia beta được giải phóng từ carbon phóng xạ ở cả hai điện cực đã tạo ra một chuỗi electron truyền qua mạch ngoài và tạo ra điện năng có thể sử dụng.
Ngoài ra, do carbon phóng xạ phân rã rất chậm, loại pin này có thể hoạt động suốt cuộc đời của người dùng.
Ông In cho biết, loại pin này đặc biệt hữu ích trong các thiết bị y tế nhỏ gọn, chẳng hạn như máy tạo nhịp tim, giúp thiết bị hoạt động suốt đời của bệnh nhân mà không cần thay thế bằng phẫu thuật.
Tuy nhiên, các chuyên gia lưu ý rằng, pin vẫn cần được tối ưu hóa để nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng.
