Una batería nuclear puede durar 50 años sin recargarse

No sería demasiado exagerado decir que el sueño de la mayoría de la gente es tener teléfonos móviles u ordenadores portátiles con baterías que duren 50 años, no necesiten cargarse y sean respetuosas con el medio ambiente. Puede que esto ya esté en camino. A principios de enero, la empresa china Betavolt New Energy Technology, fundada en 2021, anunció una batería de energía atómica en miniatura que combina la tecnología de desintegración del isótopo Níquel-63 y el primer módulo semiconductor de diamante. Según la empresa, la novedad, que ya está en fase piloto, cuando llegue al mercado podrá satisfacer las demandas de suministro de energía a largo plazo en diversos escenarios, como el aeroespacial, la Inteligencia Artificial, los equipos médicos, los sistemas MEMS (Micro-ElectroMechanical System), los sensores, los drones y los robots.

Las baterías atómicas convierten la energía liberada por la desintegración de isótopos nucleares en energía eléctrica mediante convertidores semiconductores. Según Betavolt, actualmente sólo existen baterías termonucleares utilizadas en la industria aeroespacial, de gran tamaño y peso, que funcionan a altas temperaturas y son caras, y no pueden ser utilizadas por civiles.

Betavolt explica que sus baterías utilizan un enfoque tecnológico completamente diferente, generando corriente eléctrica a través de la transición semiconductora de partículas beta (electrones) emitidas por la fuente radiactiva Níquel-63. Para ello, desarrolló un semiconductor de diamante monocristalino de sólo 10 micras de espesor colocando una lámina de Níquel-63 de 2 micras de espesor entre dos convertidores semiconductores de diamante.

Estas nuevas baterías nucleares son modulares y pueden estar formadas por decenas o centenares de módulos independientes. También pueden utilizarse en serie y en paralelo y producirse en distintos tamaños y capacidades.

El primer producto que lanzará Betavolt será el BV100, con una potencia de 100 microwatios, un voltaje de 3 V y unas dimensiones de 15 x 15 x 5 milímetros cúbicos; será más pequeño que una moneda. Puede generar 8,64 julios al día y 3.153 julios al año. La empresa tiene previsto lanzar una batería con una potencia de 1 vatio en 2025. “Si las políticas reguladoras lo permiten, las baterías de energía atómica permitirán que un teléfono móvil no necesite recargarse nunca, y los drones podrán volar durante 15 minutos seguidos”, afirma Zhang Wei, presidente y CEO de Betavolt.

Las baterías de energía atómica no se consideran modelos electroquímicos, como las baterías de litio. Pueden funcionar normalmente en un rango de 60 grados bajo cero a 120 grados, sin riesgo de explosión. Según Betavolt, su pila de energía atómica es absolutamente segura y no emite radiaciones al exterior, e incluso puede utilizarse en dispositivos médicos como marcapasos. También son respetuosas con el medio ambiente, porque tras el periodo de desintegración, el isótopo de níquel-63 como fuente radiactiva se convierte en un isótopo estable de cobre, que no es radiactivo y no supone ninguna amenaza ni contaminación para el medio ambiente. Con estas características, las pilas nucleares de Betavolt no requerirán costosos procesos de reciclado, a diferencia de los modelos actuales de pilas químicas.

Según Betavolt, se trata de un gran avance tecnológico tanto en el campo de las baterías como en el de los semiconductores y supercondensadores, que sitúa a China “muy por delante” en términos de investigación científica.

La empresa ya ha registrado una patente en Pekín y empezará a hacer lo mismo en todo el mundo. En contacto con universidades e instituciones de investigación nuclear de China, Betavolt ha mostrado su interés por seguir investigando con otros isótopos, como el estroncio-90, el prometio-147 y el deuterio, para desarrollar baterías de energía atómica de mayor potencia y una vida útil de entre 2 y 30 años.

Más sobre baterías nucleares

Una ventaja de las pilas nucleares sobre otros tipos es su alta densidad energética, es decir, la cantidad total de energía almacenada por unidad de masa. En el caso de las pilas nucleares, la densidad energética es muy superior a la de las pilas químicas. Por otro lado, las pilas nucleares tienen una densidad de potencia muy baja, característica que se refiere a la rapidez con la que la pila puede descargar energía.

Las baterías con alta densidad energética pero baja densidad de potencia pueden funcionar durante periodos más largos. Es el caso de las baterías de los teléfonos móviles. Sin embargo, las baterías nucleares no pueden competir con las químicas o las pilas de combustible en aplicaciones que requieren gran potencia.

Muchos grupos de investigación han trabajado para desarrollar baterías nucleares. La idea surgió en los años 50, pero se enfrentó a limitaciones en las áreas de investigación y en el uso de materiales radiactivos en general. Los pioneros en aplicar el concepto en la práctica fueron los Laboratorios Donald W. Douglas en 1974, cuando se desarrolló una pila llamada betacel para su uso en un marcapasos.

Más recientemente, además de Betavolt, otra empresa ha empezado a invertir en baterías atómicas. La start-up británica Arkenlight, fundada en 2020, trabaja en el desarrollo de baterías que reciclan residuos de la industria de la energía nuclear, como el tritio y el carbono-14. “Hoy en día, la proliferación de la electrónica de bajo consumo ha anunciado una nueva era para las baterías nucleares. Son una gran opción para casos en los que el consumo de energía es muy bajo: hablamos de microvatios o incluso picowatios. Podemos decir que el Internet de las Cosas ha sido un motor importante para el renacimiento de estas fuentes de energía”, afirma Morgan Boardman, CEO de Arkenlight en una entrevista con  Wired.