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“Nuclear Battery” sta diventando maggiorenne?

Tecnologia Betavolt, una società con sede a Pechino ha annunciato la miniaturizzazione della batteria nucleare utilizzando il radioisotopo Ni-63 e un modulo semiconduttore di diamante (semiconduttore di quarta generazione).  

Batteria nucleare (nota variamente come atomica batteria o batteria di radioisotopi o generatore di radioisotopi o batteria di radiazioni-voltaiche o batteria Betavoltaica) è costituita da un radioisotopo che emette beta e da un semiconduttore. Genera elettricità attraverso la transizione semiconduttrice delle particelle beta (o elettroni) emesse dal radioisotopo nichel-63. La tecnologia della batteria betavoltaica (ovvero una batteria nucleare che utilizza le emissioni di particelle beta dell'isotopo Ni-63 per la generazione di energia) è disponibile da oltre cinquant'anni dalla prima scoperta nel 1913 e viene abitualmente utilizzata nel settore spaziale per alimentare i carichi utili dei veicoli spaziali. La sua densità di energia è molto elevata ma la potenza erogata è molto bassa. Il vantaggio principale della batteria nucleare è la fornitura di energia continua e di lunga durata per cinque decenni. 

Tabella: Tipi di batteria

Batteria chimica
converte l'energia chimica immagazzinata nel dispositivo in elettricità. È fondamentalmente una cella elettrochimica composta da tre elementi base: un catodo, un anodo e un elettrolita. Può essere ricaricato, è possibile utilizzare diversi metalli ed elettroliti, ad esempio batterie alcaline, nichel metallo idruro (NiMH) e ioni di litio. Ha una bassa densità di potenza ma un'elevata potenza in uscita.  
Batteria del carburante
converte l'energia chimica di un combustibile (spesso idrogeno) e di un agente ossidante (spesso ossigeno) in elettricità. Se l’idrogeno è il combustibile, gli unici prodotti sono elettricità, acqua e calore. 
Batteria nucleare (conosciuto anche come Batteria atomica or Batteria di radioisotopi or generatore di radioisotopi o Batterie radiovoltaiche)
converte l'energia del radioisotopo dal decadimento di un isotopo radioattivo per generare elettricità.  

Batteria betavoltaica: una batteria nucleare che utilizza emissioni beta (elettroni) del radioisotopo.  

Batteria a raggi X-voltaica utilizza la radiazione a raggi X emessa dal radioisotopo. La batteria nucleare ha un'elevata densità di energia e dura a lungo, ma presenta lo svantaggio di una bassa potenza. 

Tecnologia BetavoltLa vera innovazione di è lo sviluppo di un semiconduttore di diamante monocristallo di quarta generazione con uno spessore di 10 micron. Il diamante è più adatto all'uso grazie al suo ampio intervallo di banda superiore a 5 eV e alla resistenza alle radiazioni. I convertitori di diamanti ad alta efficienza sono la chiave per la produzione di batterie nucleari. I fogli del radioisotopo Ni-63 dello spessore di 2 micron sono posizionati tra due convertitori a semiconduttore di diamante. La batteria è modulare composta da più unità indipendenti. La potenza della batteria è di 100 microwatt, il voltaggio è di 3V e la dimensione è 15 X 15 X 5 mm3

La batteria betavoltaica dell’azienda americana Widetronix utilizza un semiconduttore al carburo di silicio (SiC). 

BV100, la batteria nucleare in miniatura, sviluppata da Tecnologia Betavolt è attualmente in fase pilota e probabilmente entrerà nella fase di produzione di massa nel prossimo futuro. Ciò potrebbe trovare impiego nell’alimentazione di apparecchiature di intelligenza artificiale, apparecchiature mediche, sistemi MEMS, sensori avanzati, piccoli droni e micro-robot. 

Tali microfonti di energia miniaturizzate sono una necessità del momento in vista dei progressi nella nanotecnologia e nell’elettronica.  

Tecnologia Betavolt prevede di lanciare una batteria con una potenza di 1 watt nel 2025. 

In relazione a ciò, uno studio recente riporta una nuova batteria radiazione-voltaica a raggi X (voltaica a raggi X) con una potenza in uscita fino a tre volte superiore a quella delle betavoltaiche all'avanguardia. 

*** 

Riferimenti:  

  1. Betavolt Technology 2024. Novità – Betavolt sviluppa con successo batterie a energia atomica per uso civile. Pubblicato l'8 gennaio 2024. Disponibile su https://www.betavolt.tech/359485-359485_645066.html 
  2. Zhao Y., et al 2024. Nuovo membro delle micro fonti di energia per esplorazioni ambientali estreme: batterie fotovoltaiche a raggi X. Energia applicata. Volume 353, Parte B, 1 gennaio 2024, 122103/DOI:  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122103 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Giornalista scientifico | Editore fondatore della rivista scientifica europea

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