Bateria nuclear pode durar 50 anos sem recarga

Não seria arriscar demais afirmar que o sonho de consumo de grande parte das pessoas é ter celulares ou laptops munidos de baterias com vida útil de 50 anos, sem necessidade de carregamento e que ainda sejam ecologicamente corretas. Pois isso já pode estar a caminho. A chinesa Betavolt New Energy Technology, fundada em 2021, anunciou no início de janeiro uma bateria de energia atômica em miniatura que associa tecnologia de decaimento de isótopos de Níquel-63 e o primeiro módulo semicondutor de diamante. Segundo a empresa, a novidade, que já está em fase piloto, quando chegar ao mercado, poderá atender às demandas de fornecimento de energia de longa duração em vários cenários, como aeroespacial, Inteligência Artificial, equipamentos médicos, sistemas MEMS (Micro-ElectroMechanical System), sensores, drones e robôs.

As baterias atômicas convertem a energia liberada pelo decaimento de isótopos nucleares em energia elétrica por meio de conversores semicondutores. De acordo com a Betavolt, existem atualmente apenas baterias termonucleares usadas na indústria aeroespacial, que são grandes em tamanho e peso, trabalham em altas temperaturas e são caras, além de não poderem ser usadas por civis.

A Betavolt explica que suas baterias usam uma abordagem tecnológica completamente diferente, gerando corrente elétrica por meio da transição semicondutora de partículas beta (elétrons) emitidas pela fonte radioativa do Níquel-63. Para fazer isso, desenvolveu um semicondutor de diamante de cristal único com apenas 10 mícrons de espessura, colocando uma folha de Níquel-63 de 2 mícrons de espessura entre dois conversores de semicondutores de diamante.

Essas novas baterias nucleares são modulares e podem ser compostas por dezenas ou centenas de módulos independentes. Também podem ser usadas em série e em paralelo e produzidas em diferentes tamanhos e capacidades.

O primeiro produto que a Betavolt lançará será o BV100, com potência é de 100 microwatts, tensão de 3 V e dimensões de 15 x 15 x 5 milímetros cúbicos; será menor que uma moeda. Pode gerar 8,64 joules por dia e 3.153 joules por ano. A empresa planeja lançar uma bateria com potência de 1 watt em 2025. “Se as políticas regulatórias permitirem, as baterias de energia atômica permitirão que um telefone celular nunca precise ser recarregado, e os drones poderão voar por 15 minutos continuamente”, afirma Zhang Wei, presidente e CEO da Betavolt.

Baterias de energia atômica não são consideradas modelos eletroquímicos, como as de lítio.  Podem funcionar normalmente na faixa de 60 graus abaixo de zero a 120 graus, sem riscos de explosão. Segundo a Betavolt, sua bateria de energia atômica é absolutamente segura e não emite radiação externamente, podendo ser usada inclusive em dispositivos médicos, como marca-passos. Também são ecologicamente corretas, pois depois do período de decaimento, o isótopo de Níquel-63 como fonte radioativa se torna um isótopo estável de cobre, que não é radioativo e não representa qualquer ameaça ou poluição ao ambiente. Com essas características, as baterias nucleares da Betavolt não exigirão processos de reciclagem dispendiosos, ao contrário dos atuais modelos de baterias químicas.

Segundo a Betavolt, essa é uma grande inovação tecnológica tanto no campo das baterias quanto dos semicondutores e supercapacitores, colocando a China “muito à frente” em termos de pesquisa científica.

A empresa já registrou uma patente em Pequim e começará a fazer o mesmo em nível mundial. Em contato com universidades e instituições de pesquisa nuclear na China, a Betavolt demonstrou interesse em continuar as pesquisas envolvendo outros isótopos, como Estrôncio-90, Promécio-147 e Deutério para desenvolver baterias de energia atômica de maior potência e vida útil entre 2 a 30 anos.

Mais sobre baterias nucleares

Uma vantagem das baterias nucleares sobre outros tipos é sua alta densidade energética, ou seja, a quantia total de energia armazenada por unidade de massa. No caso das baterias nucleares, a densidade energética é muito maior do que a de baterias químicas. Em compensação, baterias nucleares têm densidade de potência muito baixa, característica que se refere à rapidez com que a bateria pode descarregar energia.

Baterias com alta densidade energética, mas baixa densidade de potência, podem realizar trabalho por períodos de tempo mais longos. É o caso das baterias de telefone celular. No entanto, baterias nucleares não podem competir com baterias químicas ou células de combustível em aplicações que exigem alta potência.

Muitos grupos de pesquisa têm trabalhado para desenvolver baterias nucleares. A ideia surgiu na década de 1950, mas enfrentou limitações nas áreas de pesquisa e na utilização de materiais radioativos gerais. O pioneiro a aplicar o conceito na prática foram os Laboratórios Donald W. Douglas em 1974, quando foi desenvolvida uma bateria batizada de betacel usada em um marca-passo.

Avançando na história, mais recentemente, além da Betavolt, outra empresa passou a investir em baterias atômicas. A britânica Arkenlight, fundada em 2020, iniciou está trabalhando no desenvolvimento de baterias que reciclam resíduos da indústria de energia nuclear, como Trítio e Carbono-14. “Hoje, a proliferação de eletrônicos de baixa potência anunciou uma nova era para baterias nucleares. São uma ótima opção para casos em que há consumo muito baixo de energia – estamos falando de microwatts ou mesmo picowatts. Podemos dizer que a Internet das Coisas foi um importante motor para o renascimento dessas fontes de energia”, afirmou Morgan Boardman, CEO da Arkenlight em entrevista à Wired.