Nuova batteria nucleare pronta a sostituire quelle al litio

Roma – Una innovativa batteria nucleare potrebbe presto sostituire le comuni batterie al litio, resistendo molto più a lungo, e offrendo una durata di funzionamento tra una ricarica e l’altra considerevolmente maggiore. È quanto emerge da uno studio guidato dal Daegu Gyeongbuk Institute of Science & Technology che è stato presentato al meeting primaverile dell’American Chemical Society (ACS). La ricarica frequente richiesta per le batterie agli ioni di litio non è solo un inconveniente. Limita l’utilità delle tecnologie che utilizzano queste batterie per l’alimentazione, come i droni e le apparecchiature di telerilevamento. Le batterie al litio sono anche dannose per l’ambiente: l’estrazione del litio richiede molta energia e lo smaltimento improprio delle batterie agli ioni di litio può contaminare gli ecosistemi . Le batterie nucleari generano energia sfruttando particelle ad alta energia emesse da materiali radioattivi. Non tutti gli elementi radioattivi emettono radiazioni dannose per gli organismi viventi e alcune radiazioni possono essere bloccate da determinati materiali. Ad esempio, le particelle beta (note anche come raggi beta) possono essere schermate con un sottile foglio di alluminio, rendendo la betavoltaica una scelta potenzialmente sicura per le batterie nucleari. I ricercatori dietro al nuovo studio hanno prodotto un prototipo di batteria betavoltaica con carbonio-14, una forma instabile e radioattiva di carbonio, chiamata radiocarbonio. Per migliorare significativamente l’efficienza di conversione energetica del loro nuovo design, gli studiosi hanno utilizzato un semiconduttore a base di biossido di titanio, un materiale comunemente utilizzato nelle celle solari, sensibilizzato con un colorante a base di rutenio. Hanno rafforzato il legame tra il biossido di titanio e il colorante con un trattamento con acido citrico. Quando i raggi beta del radiocarbonio entrano in collisione con il colorante a base di rutenio trattato, si verifica una cascata di reazioni di trasferimento di elettroni, chiamata valanga di elettroni. Quindi la valanga attraversa il colorante e il biossido di titanio raccoglie efficacemente gli elettroni generati. La nuova batteria contiene anche radiocarbonio nell’anodo sensibilizzato al colorante e in un catodo. Trattando entrambi gli elettrodi con l’isotopo radioattivo, i ricercatori hanno aumentato la quantità di raggi beta generati e ridotto la perdita di energia delle radiazioni beta correlata alla distanza tra le due strutture. Durante le dimostrazioni di un prototipo della loro batteria, i ricercatori hanno scoperto che i raggi beta rilasciati dal radiocarbonio su entrambi gli elettrodi innescavano il colorante a base di rutenio sull’anodo per generare una valanga di elettroni che veniva raccolta dallo strato di biossido di titanio e fatta passare attraverso un circuito esterno, producendo elettricità utilizzabile. Rispetto a un progetto precedente con radiocarbonio solo sul catodo, la batteria dei ricercatori con radiocarbonio nel catodo e nell’anodo aveva un’efficienza di conversione energetica molto più elevata, passando dallo 0,48 per cento al 2,86 per cento. Queste batterie nucleari di lunga durata potrebbero consentire numerose applicazioni, sostengono i ricercatori: ad esempio, un pacemaker durerebbe tutta la vita di una persona, eliminando la necessità di sostituzioni chirurgiche. (30Science.com)