Engenheiros da Universidade de Xiamen (XMU), na China, revelaram um novo protótipo que promete mudar o panorama das baterias nucleares: uma bateria híbrida nuclear-fotovoltaica com uma vida útil mínima de 50 anos.

De acordo com o site Inovação Tecnológica, a novidade foi possível graças a um novo material cerâmico dopado com o elemento cério e guias de onda especiais contendo radioisótopos de estrôncio-90 (Sr-90). O estrôncio em si não é radioactivo, mas o seu isótopo 90 é um subproduto da fissão nuclear, o processo utilizado em reactores nucleares, e é altamente radioactivo.

O material principal é um óxido complexo de gadolínio, alumínio e gálio, formando um cristal que é, então, dopado com cério (GAGG:Ce), criando um excelente detector de fotões. A energia radioactiva do Sr-90 é convertida em luz e concentrada nos guias de onda, sendo então direccionada para as células fotovoltaicas semicondutoras, que geram electricidade.

O protótipo da bateria radiofotovoltaica atingiu uma potência máxima de saída de 48,9 microwatts (µW) e uma eficiência de conversão de energia sem precedentes de 2,96%, três vezes superior à eficiência alcançada até agora.

A equipa foi mais longe, utilizando estas células individuais para montar uma pilha, um protótipo que integra várias células. Este dispositivo multimódulo tinha uma potência máxima de saída de 3,17 miliwatts (mW), uma corrente de curto-circuito de 2,23 microamperes (mA) e uma tensão de circuito aberto de 2,14 volts (V).

O teste de durabilidade consistiu em submeter a bateria nuclear a uma irradiação de feixe de eléctrons equivalente à que receberia ao longo de 50 anos em condições ambientais. No final do ensaio, a bateria apresentou apenas uma degradação de 13,8% no desempenho óptico, confirmando a excepcional resistência do dispositivo fotovoltaico à radiação.

Estes resultados indicam que as baterias radiofotovoltaicas baseadas em guias de onda concentradoras de luz podem atingir uma potência de saída utilizável e uma excelente estabilidade a longo prazo, um avanço substancial para as aplicações de baterias nucleares.

“Embora a produção em grande escala de baterias nucleares fotovoltaicas ainda seja limitada por desafios como a produção em massa e a redução de custos dos radioisótopos Sr-90, os resultados desta investigação marcam um avanço substancial na promoção das aplicações de baterias nucleares”, escreveu a equipa.