Các nhà khoa học Anh đã phát triển một loại pin kim cương sử dụng đồng vị carbon-14, có khả năng phát điện liên tục trong hàng nghìn năm mà không cần sạc lại. Công nghệ này hứa hẹn cung cấp nguồn năng lượng lâu dài cho các thiết bị tiêu thụ điện năng thấp như cảm biến, thiết bị y tế cấy ghép và hệ thống giám sát từ xa.
Nguyên lý hoạt động của pin kim cương carbon-14
Nghiên cứu được thực hiện bởi Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Vương quốc Anh (UKAEA) và Đại học Bristol. Pin kim cương này thuộc loại pin betavoltaic, chuyển đổi năng lượng từ quá trình phân rã phóng xạ thành điện năng. Với chu kỳ bán rã khoảng 5.730 năm của carbon-14, pin có thể hoạt động liên tục trong hàng nghìn năm.
Carbon-14 là đồng vị phóng xạ quen thuộc, thường dùng trong phương pháp định tuổi carbon phóng xạ. Khi được chuyển hóa thành kim cương nhân tạo và tích hợp trong cấu trúc pin, nó trở thành nguồn năng lượng có tuổi thọ rất dài, phù hợp cho các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao.
Biến chất thải hạt nhân thành nguồn năng lượng
Một điểm đáng chú ý là việc tận dụng carbon-14 thu hồi từ chất thải hạt nhân. Các nhà khoa học đã xử lý các khối graphite từ các cơ sở hạt nhân tại Anh để tách carbon-14, sau đó chuyển hóa thành kim cương nhân tạo để chế tạo pin. Cách tiếp cận này không chỉ khai thác giá trị từ chất thải hạt nhân mà còn giảm khối lượng vật liệu phóng xạ cần lưu trữ lâu dài.
Giải pháp năng lượng siêu bền
Carbon-14 được chọn vì phát ra bức xạ beta có tầm tác động ngắn và dễ kiểm soát. Vật liệu chứa carbon-14 được bọc trong lớp kim cương bảo vệ, giúp hấp thụ phần lớn bức xạ, đảm bảo an toàn với mức bức xạ bên ngoài rất thấp.
Tuy nhiên, công suất đầu ra của pin này hiện thấp hơn nhiều so với pin thương mại dùng cho điện thoại, máy tính hay xe điện. Do đó, công nghệ phù hợp nhất với các thiết bị tiêu thụ điện năng rất thấp nhưng cần hoạt động ổn định trong thời gian dài, như thiết bị y tế cấy ghép, cảm biến công nghiệp, hệ thống giám sát từ xa và thiết bị nghiên cứu không gian.
