Pin hạt nhân tí hon có thể hoạt động hàng thập kỷ
Các nhà khoa học chế tạo viên pin hạt nhân mới sử dụng nguyên tố americium, có kích thước milimet và phát điện ổn định.
Từ những năm 1900, giới nghiên cứu đã muốn sử dụng nguyên tử phóng xạ để chế tạo pin có tuổi thọ và khả năng chống hư hỏng vượt trội. Một số nguyên mẫu đã được lắp ráp, thậm chí sử dụng trong các nhiệm vụ không gian, nhưng không hiệu quả. Trong nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Nature hôm 18/9, chuyên gia Shuao Wang tại Đại học Đông Ngô, Trung Quốc, cùng đồng nghiệp tăng hiệu suất của thiết kế pin hạt nhân lên gấp 8.000 lần.
Tinh thể phát sáng chứa americium trong môi trường sáng (trên) và trong môi trường tối (dưới). (Ảnh: Kai Li/New Scienctist).
Đầu tiên, nhóm nghiên cứu sử dụng một mẫu nhỏ nguyên tố americium, thường được coi là chất thải hạt nhân. Nó phát năng lượng dưới dạng các hạt alpha, vốn mang nhiều năng lượng nhưng nhanh chóng thất thoát vào môi trường xung quanh. Do đó, nhóm chuyên gia đặt americium vào một tinh thể polymer để chuyển hóa năng lượng này thành ánh sáng xanh liên tục và ổn định.
Tiếp theo, họ kết hợp tinh thể chứa americium phát sáng với tấm pin quang điện mỏng. Cuối cùng, họ đóng gói pin hạt nhân tí hon này vào một tấm thạch anh kích thước milimet.
Wang cho biết, trong hơn 200 giờ thử nghiệm, thiết bị đã cung cấp nguồn điện ổn định với năng lượng tương đối cao và hiệu suất chưa từng có. Nó cũng chỉ cần một lượng nhỏ vật liệu phóng xạ để hoạt động. Dù americium có thời gian bán rã 7.380 năm, pin hạt nhân sẽ hoạt động được trong vài thập kỷ, vì các thành phần xung quanh sẽ dần bị phóng xạ phá hủy.
Pin mới có hiệu suất chuyển đổi tổng thể và công suất đầu ra được cải thiện rất nhiều so với các thiết kế trước đây, theo nhà nghiên cứu Michael Spencer tại Đại học Bang Morgan, Maryland. Tuy nhiên, nó vẫn tạo ra ít năng lượng hơn nhiều so với các thiết bị truyền thống. Ví dụ, cần tới 40 tỷ viên pin để cung cấp năng lượng cho một bóng đèn 60 watt.
Nhóm nghiên cứu đang tiếp tục tìm cách tăng hiệu suất và công suất đầu ra của loại pin mới. Họ cũng muốn làm cho viên pin dễ sử dụng và an toàn hơn vì nó chứa vật liệu phóng xạ có thể gây nguy hiểm.
"Chúng tôi hình dung pin hạt nhân tí hon của mình sẽ được sử dụng để cung cấp năng lượng cho cảm biến nhỏ trong những môi trường xa xôi hoặc khắc nghiệt mà nguồn điện truyền thống không thể hoạt động, như dưới biển sâu, trong nhiệm vụ không gian hoặc trạm giám sát từ xa", Wang nói.
Bộ pin giúp xe điện chạy 1,5 triệu km không cần sạc
Hai công ty công nghệ bền vững cùng phát triển bộ pin cho xe điện hạng nặng với tuổi thọ đáng nể, có thể cung cấp điện cho xe chạy hơn 1,5 triệu km.
Xe hydro có thể chạy hàng nghìn kilomet không cần sạc
Mẫu xe 3 bánh Eco-Runner XIII hướng tới lập kỷ lục thế giới chạy quãng đường dài nhất bằng hydro mà không cần nạp niên liệu vào tháng 6/2023.
Siêu máy tính dự đoán cuộc đại tuyệt chủng vào năm 2100
Các nhà khoa học đã chạy một chương trình giả lập bằng siêu máy tính, mô tả cuộc đại tuyệt chủng trên Trái đất vào năm 2100.
Tham vọng chế tạo Iron Man của quân đội Mỹ
Bộ Tư lệnh Lực lượng Đặc biệt của Mỹ (SOCOM) hiện đang theo đuổi một chương trình mang tính cách mạng nhằm hỗ trợ năng lực siêu nhân cho binh sĩ trong nhiệm vụ tác chiến.
Máy bay siêu thanh Mach 7 có thể cất cánh năm sau
Máy bay siêu thanh do công ty Hypersonix Launch Systems phát triển đang tiến gần đến chuyến bay thử tự động đầu tiên theo chương trình của Đơn vị sáng kiến quốc phòng Mỹ (DIU).
Cựu nhân viên thiết kế Apple ra mắt thiết bị AI: Một chiếc pin cài áo với tham vọng lật đổ thế giới smartphone
Liệu sản phẩm 699 USD của những cựu nhân viên Apple có thực hiện được tham vọng này?
