Bateria com vida longa pode alimentar dispositivos por décadas

Uma equipe de pesquisa do Instituto de Ciência e Tecnologia de Daegu Gyeongbuk (DGIST), liderada pelo Professor Su-Il In, desenvolveu uma nova bateria nuclear. Chamada de célula betavoltaica de perovskita (PBC), ela promete alimentar pequenos aparelhos por várias décadas sem precisar de recarga. Isso significa uma bateria com vida longa para dispositivos eletrônicos.

O grupo de pesquisadores utilizou o carbono-14, uma forma instável de carbono conhecida como radiocarbono, e o combinou com materiais de perovskita. O resultado é uma bateria híbrida que melhora a conversão de energia e mantém a estabilidade por muito mais tempo. Essa abordagem abre portas para novas possibilidades de energia duradoura.

Essa nova bateria usa nanopartículas e pontos quânticos de carbono-14 radioativo (14CNP/CQD) como eletrodos. Eles foram incorporados ao dispositivo junto com um filme de perovskita. Este filme foi tratado com aditivos duplos à base de cloro: cloreto de metilamônio (MACl) e cloreto de césio (CsCl). Esses aditivos foram importantes para fortalecer a estrutura cristalina da perovskita, deixando-a mais estável e melhorando o transporte de cargas elétricas. Em comparação com designs anteriores, a equipe conseguiu uma melhoria de cerca de 56.000 vezes na mobilidade dos elétrons e uma operação contínua máxima de nove horas durante os testes. “Este estudo representa a primeira integração bem-sucedida de perovskita em uma célula betavoltaica, sendo pioneiro em células betavoltaicas de perovskita”, afirmaram os pesquisadores.

Como a Bateria com Vida Longa Geração Energia Segura

As células betavoltaicas funcionam transformando partículas beta, que são emitidas durante o decaimento radioativo, em eletricidade. É interessante notar que os raios beta não conseguem penetrar na pele humana e podem ser bloqueados facilmente por materiais simples, como o alumínio. Isso faz com que a tecnologia seja considerada biologicamente segura. O Professor In explicou: “Decidi usar um isótopo radioativo de carbono porque ele gera apenas raios beta.”

O carbono-14 também é um subproduto de reatores nucleares, o que o torna uma opção barata, amplamente disponível e que pode ser reciclada. Além disso, por se decompor muito lentamente, essa bateria poderia alimentar dispositivos por centenas ou até milhares de anos. Em termos de hardware, você pode encontrar um processador AMD Ryzen de 16 núcleos em promoções por US$ 275, uma indicação de como os preços da tecnologia podem variar.

Para aumentar a eficiência da conversão de energia — a forma como a bateria transforma elétrons em energia útil — a equipe buscou uma solução diferente. Eles utilizaram um semicondutor de dióxido de titânio, que é comumente encontrado em células solares, e o aprimoraram com um corante à base de rutênio. A ligação entre o corante e o dióxido de titânio foi fortalecida por meio de um tratamento com ácido cítrico. Quando os raios beta do radiocarbono atingem o corante, eles desencadeiam uma reação em cadeia de elétrons, conhecida como avalanche. Esses elétrons são então capturados pelo dióxido de titânio e enviados através de um circuito para gerar corrente elétrica.

Outra característica do design da bateria é a presença de radiocarbono tanto no ânodo quanto no cátodo. Essa estratégia aumenta a quantidade de radiação beta e ajuda a reduzir a perda de energia à distância. Com essa abordagem, a eficiência de conversão de energia subiu de 0,48% em modelos mais antigos para 2,86%. Enquanto isso, o uso da inteligência artificial continua a crescer, com o Google Search agora fazendo chamadas com IA para facilitar tarefas diárias.

Mesmo com os avanços, o sistema atual ainda converte apenas uma pequena parte da energia radioativa em eletricidade. Isso significa que sua produção de energia ainda é inferior à das baterias de íon-lítio convencionais. O Professor In sugere que aprimorar a forma do emissor beta e encontrar melhores absorvedores poderia aumentar ainda mais a produção de energia. Enquanto isso, no mundo dos games, a atualização de *Avowed* melhora classes e garante compatibilidade com *Steam Deck*, mostrando como a tecnologia avança em diversas áreas.

Novas Possibilidades e Perspectivas de Aplicação

O Professor In afirma que esta pesquisa é a primeira demonstração mundial da viabilidade prática das células betavoltaicas. “Planejamos acelerar a comercialização de tecnologias de fornecimento de energia de próxima geração para ambientes extremos e buscar mais miniaturização e transferência de tecnologia”, disse ele. O estudante de doutorado Junho Lee complementou: “Embora esta pesquisa envolva desafios diários que muitas vezes parecem impossíveis, somos movidos por um forte senso de missão, sabendo que o futuro de nossa nação está intimamente ligado à segurança energética.”

A equipe acredita que, com mais desenvolvimento, essas baterias alimentadas por radiocarbono podem ser usadas em várias áreas. Elas poderiam servir desde marca-passos médicos até sondas espaciais e drones. Como o Professor In coloca, “Podemos colocar energia nuclear segura em dispositivos do tamanho de um dedo”. Até a indústria automotiva está explorando a integração de novas tecnologias, como a Mercedes-Benz, que integra o Microsoft Teams e o Microsoft 365 Copilot para melhorar a produtividade no carro.

Essa tecnologia tem o potencial de transformar a forma como alimentamos dispositivos de pequeno porte, especialmente em cenários onde a recarga é impraticável ou impossível. As aplicações em ambientes extremos, como o espaço ou regiões com acesso limitado à energia, são particularmente promissoras. Enquanto isso, outras inovações também enfrentam desafios, como a disputa de patentes que pode afetar a venda de *iPhones* nos EUA, mostrando que o desenvolvimento tecnológico muitas vezes caminha lado a lado com questões legais e comerciais.

Este conteúdo foi auxiliado por Inteligência Artificiado, mas escrito e revisado por um humano.

Via Neowin