Bateria nuclear promete 50 anos de duração sem carga

A vida útil das baterias sempre foi um problema, seja em celulares, carros elétricos ou grandes projetos tecnológicos. Pensando nisso, cientistas chineses criaram uma bateria nuclear capaz de funcionar por até 50 anos sem precisar de recarga e ainda com três vezes mais eficiência energética do que as opções atuais.

Segundo os pesquisadores, o maior desafio está no uso de baterias em ambientes extremos, como missões espaciais ou equipamentos em águas profundas. Nessas situações, os sistemas de energia costumam ser menos confiáveis a longo prazo. A nova tecnologia surge exatamente para tornar esse tipo de aplicação muito mais estável e duradoura.

Os desafios das fontes de energia convencionais em ambientes extremos

Baterias comuns ainda têm várias limitações: armazenam pouca energia, sofrem com mudanças no ambiente e precisam de manutenção frequente. Por isso, não servem bem para projetos que exijam fornecimento de energia constante e autônomo por muitos anos.

Fontes de energia convencionais (por exemplo, baterias químicas, células de combustível e células fotovoltaicas) não atendem às rigorosas demandas operacionais de ambientes hostis, incluindo durabilidade a longo prazo, operação sem manutenção e capacidade de autossustentação contínua.

Explicaram os pesquisados em nota enviada à imprensa.

O projeto foi desenvolvido por equipes lideradas pelo professor Haisheng San, da Universidade de Xiamen, e pelo professor Xin Li, do Instituto Chinês de Energia Atômica. Juntos, eles conseguiram superar os principais obstáculos das baterias tradicionais.

A inovação está nas chamadas células radiofotovoltaicas (RPVCs), feitas com estrôncio-90 e apoiadas por uma estrutura especial que concentra a luz em guias de ondas.

Segundo os cientistas, o sistema usa camadas de um material chamado GAGG:Ce – um cristal capaz de detectar fótons e considerado um dos mais brilhantes do mundo, com emissão de luz verde em torno de 520 nanômetros. Com isso, conseguiram aumentar a eficiência da bateria e tornar o dispositivo mais poderoso.

Nos testes, uma única unidade RPVC alcançou eficiência de 2,96% na conversão de energia, superando outros projetos semelhantes já desenvolvidos. Além disso, os cientistas registraram uma potência de saída de 48,9 microwatts de uma célula individual. Quando unidas em um sistema multimódulo, o desempenho foi ainda maior: 3,17 miliwatts de saída.

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Mas não para por aí. O protótipo apresentou corrente de curto-circuito de 2,23 mA e uma tensão de circuito aberto de 2.14V. Significando que, para os pesquisadores, o design do RPVC encontrou o ponto ideal entre eficiência e estabilidade, representando um avanço nas aplicações com baterias nucleares.

Bateria nuclear é uma solução de longo prazo

O que mais impressionou os pesquisadores foi o desempenho da bateria nuclear a longo prazo. Para simular décadas de uso, eles submeteram os RPVCs a uma radiação equivalente a 50 anos de exposição. O resultado foi muito positivo: os dispositivos apresentaram apenas 13,8% de queda no desempenho.

Entre os principais benefícios, os pesquisadores destacaram:

• Equilíbrio entre eficiência e estabilidade no funcionamento da bateria.
• Eficiência de conversão de energia três vezes maior em relação às estruturas convencionais.
• Alta durabilidade, comprovada por testes que simulam até 50 anos de uso com desempenho consistente.
• Estabilidade a longo prazo, mesmo sob condições extremas de radiação.
• Avanço significativo para o desenvolvimento de baterias nucleares, abrindo caminho para futuras aplicações.

Embora a produção em larga escala de RPVCs ainda seja limitada por desafios como a produção em massa e a redução de custos dos radioisótopos de estrôncio-90, os resultados da pesquisa atual marcam um avanço substancial na promoção de aplicações em baterias nucleares.

Afirmaram os pesquisadores em nota.