Bateria, która nie wymaga ładowania przez ponad 30 lat: Stany Zjednoczone chcą to osiągnąć za pomocą materiału, którego nikt nie chciałby mieć w pobliżu

27/09/2026 12:30

Zaktualizowano na

27/09/2026 12:30

Utrzymanie w działaniu określonych urządzeń przez lata bez wymiany baterii pozostaje wyzwaniem dla przemysłu lotniczego oraz systemów monitoringu zainstalowanych w odległych obszarach. Panele słoneczne nie zawsze są rozwiązaniem praktycznym, a baterie chemiczne mają ograniczoną pojemność, szczególnie w urządzeniach, które muszą funkcjonować bez przerwy. Aby rozwiązać ten problem, Stany Zjednoczone badają technologię zdolną do wytwarzania energii przez dziesięciolecia na podstawie materiału, który zwykle wymaga kontrolowanego przechowywania.

Inicjatywa ta otrzymała finansowanie w wysokości 3,37 miliona dolarów od DARPA, agencji badawczej należącej do amerykańskiego Departamentu Obrony, a jej kierownikiem jest Uniwersytet Stanowy Morgan. Projekt o nazwie SYMPHONEE ma na celu opracowanie baterii jądrowej, która wykorzystuje promieniowanie strontu-90 do długotrwałego zasilania urządzeń elektronicznych. Jej główną cechą jest to, że nie wymaga ładowania, aby nadal wytwarzać prąd, chociaż jego rozwój musi jeszcze przezwyciężyć znaczące wyzwania techniczne i bezpieczeństwa.

Stront-90 umożliwia wytwarzanie prądu bez konieczności korzystania z zewnętrznego źródła energii

Technologia badana przez amerykański konsorcjum nazywa się betawoltaiką i wykorzystuje półprzewodniki do przekształcania energii określonych emisji promieniowych w prąd elektryczny. Gdy cząstki beta przechodzą przez te materiały, przekazują część swojej energii i wytwarzają ładunki elektryczne, które można wykorzystać za pomocą obwodu. Jej działanie przypomina to komórki fotowoltaiczne, z tą różnicą, że nie wymaga światła słonecznego, ponieważ energia pochodzi z samego rozpadu materiału promieniowego.

Stront 90 jest szczególnie interesujący w tym zastosowaniu, ponieważ jego okres półtrwania wynosi około 29 lat – to taki czas, w ciągu którego jego aktywność radioaktywna zmniejsza się o połowę. Co więcej, jego przemiana w itrium 90 powoduje powstanie drugiego pierwiastka radioaktywnego, który również emituje cząstki beta, zanim przekształci się w stabilny cyrkon. Ta łańcuch rozpadu umożliwia uzyskanie długotrwałego źródła energii, chociaż wydajność elektryczna stopniowo spada z upływem czasu i nie gwarantuje stałej mocy przez cały okres użytkowania urządzenia.

Potencjalne zastosowania tej technologii koncentrują się na urządzeniach, które wymagają niskiego poboru prądu, ale w sposób ciągły przez szczególnie długie okresy. Należą do nich przyrządy naukowe zainstalowane w trudno dostępnych miejscach, czujniki monitoringu, określone systemy podwodne oraz urządzenia używane w misjach kosmicznych. Jednak zwiększenie ilości dostępnego prądu pozostaje jedną z głównych ograniczeń baterii betawoltaicznych, których moc w zastosowaniach komercyjnych zwykle mieści się w zakresie nanowatów lub mikrowatów.

Stany Zjednoczone chcą zwiększyć moc tych baterii, ale wciąż istnieją poważne przeszkody

Program Rads to Watts organizacji DARPA stawia sobie za cel osiągnięcie gęstości mocy przekraczającej 10 watów na kilogram – wartość ta umożliwiłaby rozszerzenie zastosowań tych urządzeń. Wcześniejsze badania już wykazały, że możliwe jest zwiększenie wydajności elektrycznej poprzez połączenie materiałów radioaktywnych z półprzewodnikami. W rzeczywistości badanie opublikowane w Scientific Reports zaproponowało baterię o mocy jednego watu składającą się z 35 modułów, w których warstwy strontu-90 o grubości 45 mikrometrów są umieszczone pomiędzy diodami krzemowymi w celu wykorzystania energii emitowanych cząstek.

Eksperymenty z tej badania wykazały efektywność konwersji w zakresie od 16% do 19%, chociaż do testów użyto przyspieszacza elektronów w celu symulacji emisji promieniotwórczych. Dlatego te wyniki nie dowodzą, że już istnieje bateria ze strontem-90 zdolna do utrzymania takiej wydajności przez dziesięciolecia.

Bезpieczeństwo będzie również decydujące dla wszelkich komercyjnych lub wojskowych zastosowań tej technologii, ponieważ stront-90 stanowi zagrożenie dla zdrowia, jeśli dostanie się do organizmu, i może gromadzić się w kościach ze względu na swoje zachowanie chemiczne podobne do wapnia. Jego wydobywanie z odpadów jądrowych wymaga procesów separacji i oczyszczania, a także odpowiednich systemów zapakowania i ochrony, aby uniknąć ekspozycji oraz przypadkowego uwalniania materiału.