Chúng ta có một nhu cầu năng lượng rất lớn. Khi chúng ta cần chạy bất cứ thứ gì không thể cắm vào ổ điện, điện sẽ phải lấy từ pin, và nhiệm vụ tìm kiếm một loại pin tốt hơn đang được khởi động trong các phòng thí nghiệm trên toàn cầu.
Chất thải hạt nhân là chất thải phóng xạ được tạo ra bởi các nhà máy điện hạt nhân mà không ai muốn giữ gần nhà của họ hoặc thậm chí được mang qua cộng đồng của họ. Chúng là những chất thải rất độc và chết người, mất hàng nghìn năm để phân hủy hoàn toàn, tuy nhiên lượng chất thải hạt nhân được sinh ra cũng tăng theo nhu cầu sử dụng điện của con người.
Giờ đây, một doanh nghiệp có trụ sở tại California, NDB, cho biết họ có thể giải quyết cả hai vấn đề này. Họ tuyên bố đã chế tạo một loại pin tự cung cấp năng lượng hoàn toàn bằng chất thải phóng xạ có tuổi thọ 28.000 năm, trở thành sản phẩm lý tưởng cho ô tô điện hoặc các thiết bị di động trong tương lai của bạn.
Thay vì lưu trữ năng lượng được tạo ra ở nơi khác, loại pin này sẽ tự tạo ra điện tích. Nó được làm bằng hai loại kim cương nano, giúp nó gần như không bị phá hỏng khi được sử dụng trong xe cộ hoặc những thứ chuyển động khác. Ngoài ra, doanh nghiệp tuyên bố rằng pin của họ an toàn vì nó phát ra ít bức xạ, không ảnh hưởng tới cơ thể con người.
Thùng chứa chất thải phóng xạ.
NDB đã tạo ra một bằng chứng về khái niệm và dự định xây dựng nguyên mẫu thương mại đầu tiên của mình sau khi các phòng thí nghiệm của họ khởi động lại hoạt động sau khi bùng phát COVID (điều này sẽ sớm xảy ra).
Chất thải hạt nhân mà NDB dự định sản xuất pin bao gồm các thành phần của lò phản ứng đã trở nên phóng xạ do tiếp xúc với các thanh nhiên liệu của nhà máy điện hạt nhân.
Mặc dù đây không được coi là chất thải hạt nhân cấp cao - sẽ được sử dụng làm nhiên liệu - nhưng nó vẫn rất độc, và một nhà máy hạt nhân tạo ra rất nhiều chất thải này. Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế ước tính rằng "lõi của một lò phản ứng điều độ bằng than chì điển hình" có thể chứa tới 2.000 tấn than chì.
Carbon-14 là một đồng vị phóng xạ được tìm thấy trong than chì. Nó cũng là đồng vị phóng xạ được các nhà khảo cổ học sử dụng để xác định niên đại bằng carbon. Nó có chu kỳ bán rã là 5.730 năm và cuối cùng phân rã thành nitơ 14, một chất phản neutrino, và một điện tử phân rã beta, điện tích khiến NDB tò mò như một nguồn điện khả thi.
NDB làm sạch than chì và sau đó chuyển nó thành kim cương cực nhỏ. Doanh nghiệp tuyên bố rằng bằng cách sử dụng công nghệ hiện tại, họ đã chế tạo những viên kim cương carbon-14 siêu nhỏ để tạo ra một lượng lớn điện năng. Kim cương cũng hoạt động như một chất bán dẫn, hấp thụ năng lượng và phân tán nó thông qua một tấm tản nhiệt.
Pin này sẽ tự tạo ra điện tích, nó được làm bằng hai loại kim cương nano.
Pin phóng xạ được tạo ra thông qua một quá trình gọi là lắng đọng hơi hóa học, được sử dụng rộng rãi để sản xuất kim cương nhân tạo. Các nhà nghiên cứu đã sửa đổi quy trình trồng kim cương phóng xạ bằng cách sử dụng khí mêtan phóng xạ có chứa đồng vị phóng xạ Carbon-14, được tìm thấy trên các khối than chì của lò phản ứng được chiếu xạ. Những viên kim cương này có thể hoạt động như một nguồn phóng xạ cũng như một chất bán dẫn.
Tuy nhiên, vì chúng vẫn còn phóng xạ, nên NDB bọc các "nhà máy điện hạt nhân thu nhỏ" bằng những viên kim cương carbon-12 không phóng xạ, và có chi phí thấp. Những lớp vỏ sáng lấp lánh do phòng thí nghiệm tạo ra này cung cấp khả năng bảo vệ cứng kim cương đồng thời chứa bức xạ kim cương carbon-14.
NDA dự định sản xuất pin với nhiều kích cỡ phổ biến, bao gồm AA, AAA, 18650 và 2170. Mỗi pin sẽ có nhiều lớp kim cương xếp chồng lên nhau, cũng như một bảng mạch nhỏ và một siêu tụ điện để thu thập, lưu trữ năng lượng và phóng điện. Kết quả cuối cùng, doanh nghiệp tuyên bố, là pin sẽ dùng được rất lâu.
Theo NDB, pin có tuổi thọ lên tới 28.000 năm khi được sử dụng trong môi trường năng lượng thấp, chẳng hạn như cảm biến vệ tinh. Họ dự đoán tuổi thọ của pin khi được sử dụng trên ô tô có thể là 90 năm, lâu hơn nhiều so với tuổi thọ của bất kỳ loại pin xe điện nào hiện có. Đối với các thiết bị tiêu dùng như điện thoại và máy tính bảng, công ty ước tính rằng pin sẽ có tuổi thọ khoảng 9 năm.
NDB dự kiến sẽ thương mại hóa phiên bản công suất thấp trong vài năm tới, sau đó là phiên bản công suất cao trong khoảng 5 năm. Nếu mọi việc diễn ra theo đúng kế hoạch, công nghệ của NDB sẽ đại diện cho một bước tiến đáng kể trong việc cung cấp năng lượng lâu dài và chi phí thấp cho các thiết bị điện tử và ô tô trên thế giới.
Công ty cho biết, "Chúng tôi có thể bắt đầu ở quy mô nano và đi lên để cung cấp năng lượng cho các vệ tinh, đầu máy xe lửa".
Ngoài ra, doanh nghiệp dự đoán rằng pin của họ sẽ có giá tương đương với các loại pin hiện có, bao gồm cả lithium-ion và có thể rẻ hơn nhiều sau khi chúng được sản xuất số lượng lớn.