Por: Georgina Jedikovska
Científicos presentan batería nuclear con 50 años de vida útil y triple eficiencia
Una nueva generación de energía nuclear compacta y duradera
Un equipo de investigadores en China ha desarrollado una innovadora batería nuclear capaz de resistir al menos medio siglo de radiación y ofrecer tres veces más eficiencia energética que los diseños convencionales.
El proyecto fue liderado por Haisheng San, PhD, profesor en la Universidad de Xiamen, y Xin Li, PhD, investigador en el Instituto de Energía Atómica de China, quienes buscaban mejorar el rendimiento de las baterías en entornos extremos.
Limitaciones de las fuentes de energía tradicionales
De acuerdo con los científicos, los sistemas de energía convencionales —como baterías químicas, celdas de combustible y celdas fotovoltaicas— presentan serias dificultades de fiabilidad a largo plazo en condiciones adversas, como en misiones espaciales o infraestructuras en aguas profundas.
Estas fuentes limitadas de energía sufren por su baja densidad energética, sensibilidad a factores ambientales y necesidad de mantenimiento periódico, lo que las hace poco prácticas para proyectos que requieren energía continua durante muchos años sin intervención humana.
Nacimiento de las celdas radio-fotovoltaicas RPVC
Para superar estos desafíos, los investigadores desarrollaron celdas radio-fotovoltaicas de estroncio-90 (RPVCs) basadas en una estructura de concentración de luz por guía de onda (WLC, por sus siglas en inglés).
Tecnología RPVC avanzada
El diseño innovador integra guías de onda de centelleo multicapa de GAGG:Ce (granate de galio, aluminio y gadolinio dopado con cerio) junto con radioisótopos de estroncio-90.
El material GAGG:Ce es un cristal centelleador de alto rendimiento, conocido por su excelente capacidad de detección de fotones y su intenso brillo, con un pico de emisión en los 520 nanómetros (nm).
El sistema convierte la energía radiactiva en luz, que luego es dirigida hacia celdas fotovoltaicas para generar electricidad.
Resultados de las pruebas de rendimiento
En pruebas iniciales, una sola unidad RPVC alcanzó una eficiencia de conversión energética del 2,96%, muy por encima de los diseños existentes.
Además, logró una potencia de salida de 48,9 microwatts (μW) en un módulo individual, mientras que una versión con múltiples módulos alcanzó 3,17 miliwatts (mW).
El prototipo también mostró una corriente de cortocircuito de 2,23 miliamperios (mA) y un voltaje en circuito abierto de 2,14 voltios (V). Según los investigadores, el diseño equilibra eficiencia y estabilidad de manera destacada.
Energía confiable a largo plazo
Uno de los avances más importantes es que, al simular un uso prolongado equivalente a 50 años de radiación, los RPVC solo mostraron una disminución del 13,8% en el rendimiento óptico.
De acuerdo con los científicos, esta tecnología ofrece alta potencia de salida y gran estabilidad a largo plazo, lo que representa un avance significativo hacia aplicaciones prácticas de las baterías nucleares.
“El diseño WLC logra una mejora de tres veces en la eficiencia de conversión de energía en comparación con estructuras RPVC convencionales”, explicaron los investigadores.
Asimismo, la estructura WLC minimiza la pérdida de energía al concentrar la luz del centelleador directamente en las celdas fotovoltaicas, sin necesidad de partes móviles ni energía externa.
Desafíos para la producción masiva
Si bien los resultados son prometedores, la producción a gran escala de estas baterías aún enfrenta limitaciones, principalmente por la disponibilidad y costo de los radioisótopos de estroncio-90.
No obstante, los investigadores concluyen que este avance marca un paso crucial en la promoción y futura implementación de baterías nucleares, especialmente para entornos donde la fiabilidad energética es crítica.
