Kore’den bilim insanları radyasyon enerjsini doğrudan elektriğe çevirebilecek ve onlarca yıl çalışabilecek ve radyasyon tehlikesi olmayan atom pili geliştirdi. Boyaya duyarlı betavoltaik pil olarak adlandırlan, bu bataryalar yüksek enerjili elektronlardan oluşuyor. Pilin asıl sırrı radyoaktif Karbon-14 izotopları yardımıyla parçacık yaymasından kaynaklanıyor. Bu parçacıklar, titanyum dioksitle kaplı ruthenyum bazlı boyaya çarparak, boyadaki elektronları koparıyor ve böylece elektrik akımı üretiyor.
Karbon 14’ün yarılanma ömrü 5730 yıl olduğundan, 600 yıl sonra bile teorik olarak % 50 güç çıkışı yapabilmesi bekleniyor. Fakat gerçek dünyada pratik güç babında bozunma nedeniyle on yıllar içinde bitecektir.
Prototip pil, %2,86 verimlilikle milicurie başına santimetrekare başına 20,75 nanowatt güç yoğunluğuna sahiptir. Kabaca bir aspirin büyüklüğünde olan bu cihaz, basit bir cep hesap makinesini çalıştırmak için gereken gücün yaklaşık %0,4’ünü üretiyor. Yani pek de verimli değil. Çarpım tablosu çıkarmak için bu küçük nükleer pillerden yaklaşık 240 tane daha gerekir.
Bununla birlikte, kalp pili nabız devresi veya veri kaydı için uzak çevresel sensörler gibi tıbbi cihazları çalıştırmak için yeterli güç üretir. Ayrıca RFID etiketlerine veya mikroçiplere güç sağlayabilir veya daha büyük bir hızlı enerji patlamasına ihtiyaç duyan şeyler için kapasitörleri şarj edebilir. Bu tür bir pilin uygun olabileceği bir dizi ultra düşük güç tüketen teknoloji var ve henüz ancak geliştirme aşamasında.
Araştırmacılar, normalde nükleer radyasyon hakkında düşünülebileceklerin aksine, bu tasarımın aslında oldukça güvenli olduğunu söylüyorlar. Karbon-14’ten yayılan beta parçacıkları, insan vücudunda doğal olarak bulunanlar da dahil olmak üzere neredeyse her şeyde zaten mevcuttur. Böyle bir bataryayı korumak ince bir alüminyum parçası yetiyor. Katı halde ve yanıcı maddeler kullanılmadan üretilen bu küçük nükleer piller; termal kaçak, havalandırma ve patlamaya eğilimli lityum-iyon pillerden daha güvenli olabilir.
Atom pilleri ilk kez haberlere konu olmuyor.
Atom Pilleri 1950’lerden Beri Tasarlanıyor
İlk radyoizotop pil 1954 yılında ABD’deki Atom Enerjisi Komisyonu tarafından geliştirilmiştir. Radyoaktif kaynak olarak stronsiyum-90 kullanılmış ve beta parçacıklarından elde edilen enerji, günümüzdeki betavoltaik hücrelere benzer şekilde elektriğe dönüştürülmüştür.
Kısa bir süre sonra, 1960’larda, Radyoizotop Termoelektrik Jeneratörleri (RTG) uzay görevlerinde kullanılmaya başlandı ve plütonyum-238 gibi alfa yayan izotoplardan enerji dönüştürdü – bu daha güçlüdür ancak uygun şekilde korunduğunda hala nispeten güvenlidir. İlk uzay görevi, dünyanın ilk uydu navigasyon sisteminin bir parçası ve modern GPS’in öncüsü olan Transit 4A adlı bir ABD Donanması uydusuydu.
Bununla beraber, yakın bir zamanda Betavolt, nikel-63 ve bir cihaza 50 yıl boyunca güç sağlayabilen aynı beta parçacık prensibini kullanan bir elmas yarı iletken kullanan 3 voltluk elmas nükleer pilini duyurdu.
Arkenlight da birkaç yıldır atom pili üretmek için karbon-14 elmas geliştiren bir başka şirket.
Bu teknoloji tamamen yeni olmasa da, malzeme, verimlilik ve güvenlik alanındaki son atılımlar sayesinde, atom pilleri için nihayet günlük pratik uygulamalara giden yolu açmaya başlayacak.
Nükleer piller sayesinde sürekli enerji gerektiren cihazlar 50-100 yıl çalışabilir.
Kaynak: American Chemical Society
