Ingeniería

Baterías de vida ultra larga

(NC&T) Pese a que produce tan sólo una milésima parte de la potencia de las baterías químicas, el nuevo concepto de "Betabatería" es más eficiente y potencialmente menos caro que diseños similares, y debiera ser más fácil de manufacturar. Si el nuevo diodo demuestra ser un éxito, podría usarse para alimentar sistemas de larga duración y difíciles de mantener, tales como sensores estructurales en puentes, equipo de mediciones meteorológicas, y satélites, entre otros dispositivos remotos o inaccesibles, o en los que resulta crítica la disponibilidad energética a largo plazo.

La larga vida de la batería está ligada a la naturaleza duradera de su combustible, tritio, un isótopo del hidrógeno que libera electrones en un proceso llamado desintegración beta. Los semiconductores de silicio poroso generan electricidad absorbiendo los electrones, de igual modo que una célula solar genera electricidad al absorber energía de los fotones de luz incidentes.

El desarrollo es obra de un equipo multidisciplinario de investigadores de la Universidad de Rochester, la Universidad de Toronto, el Instituto de Tecnología de Rochester y BetaBatt, Inc. de Houston, Texas.

Esta no será la primera batería que aproveche una fuente radioactiva, ni la primera en usar tritio; pero tendrá una ventaja única: la oblea de medio milímetro de grosor en la cual los investigadores han grabado una red de poros profundos. Esta estructura aumenta mucho la superficie de exposición, haciendo que el dispositivo sea 10 veces más eficiente que otros diseños más convencionales.

La configuración tridimensional del silicio poroso es excelente para absorber básicamente toda la energía cinética de los electrones fuente. En lugar de generar corriente absorbiendo electrones de la capa más externa de una plancha delgada, las superficies en lo profundo de estas obleas de silicio poroso acomodan una cantidad mucho mayor de radiación incidente. En las primeras pruebas, casi todos los electrones emitidos durante la desintegración beta del tritio fueron absorbidos.

Baterías betabaterías
Wei Sun sujeta el diodo durante unas pruebas. (Foto: University of Rochester; BetaBatt, Inc.)
Hubo varias razones prácticas para seleccionar el tritio como la fuente de energía. El tritio sólo emite partículas beta de baja energía (electrones) que pueden ser detenidas por materiales muy delgados, como por ejemplo una hoja de papel. Los estuches metálicos herméticamente sellados de la betabatería encapsulan por completo a toda la fuente de energía radiactiva, de la misma manera que una batería normal tiene confinada en su interior la fuente química para evitar escapes. Incluso si el empaque fuera abierto, el material fuente que el equipo está desarrollando será un plástico duro que incorpora el tritio en su estructura química. Al contrario de una pasta química, el plástico no puede chorrear o filtrarse en el entorno inmediato.

En determinadas tareas, la betabatería puede resultar más adecuada que las baterías químicas. Sus prestaciones incluyen, por ejemplo, ser operativa desde los -100 °C hasta los 150 °C, y la alta tolerancia de sus estructuras al movimiento y a golpes. Además, por supuesto, de su ya citada longevidad, que puede hacer que nunca tenga que ser reemplazada durante la vida útil del dispositivo.


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