A lítium-ion akkumulátorok évtizedek óta meghatározó szerepet töltenek be az elektronikai eszközök energiaellátásában, de számos problémát vetnek fel. Gyorsan merülnek, gyakran kell őket tölteni, ráadásul a gyártásukhoz szükséges lítium kitermelése és az elhasznált akkumulátorok hulladékkezelése komoly környezeti terhelést jelent. Egy dél-koreai kutatócsoport azonban egy olyan alternatív megoldáson dolgozik, amely alapjaiban változtathatja meg az energiaforrásokról alkotott elképzeléseinket: egy radiokarbon-alapú nukleáris elem kifejlesztésén, amely akár évezredekig működhet újratöltés nélkül.
A kutatás élén Su-Il In, a dél-koreai Daegu Gyeongbuk Tudományos és Technológiai Intézet professzora áll, aki csapatával az amerikai kémiai társaság 2025-ös tavaszi konferenciáján mutatta be az eddigi eredményeket. A szakértők szerint a lítium-ion technológia teljesítménye elérte a maximumát, így szükség van egy hosszabb élettartamú, megbízhatóbb energiaforrásra. A kutatók egy úgynevezett bétavoltikus technológián alapuló nukleáris elemet fejlesztettek ki, amely a radioaktív anyagok bomlása során felszabaduló nagy energiájú részecskékből állít elő elektromos áramot.
A projekt alapját a szén-14 izotóp, azaz a radiokarbon adja, amely rendkívül stabil és biztonságos energiaforrás. Az egyik legnagyobb előnye, hogy olcsó és könnyen hozzáférhető, mivel atomerőművek melléktermékeként keletkezik, valamint könnyen újrahasznosítható. A felezési ideje 5730 év, ami azt jelenti, hogy egy ilyen elem akár évezredekig is képes lehet energiát szolgáltatni. A szén-14 kizárólag béta-részecskéket bocsát ki, amelyek egy vékony alumíniumréteggel hatékonyan árnyékolhatók, így a technológia biztonságosan alkalmazható.
A kutatók egy titán-dioxid alapú félvezetővel dolgoznak, amelyet ruténium-alapú festékkel és citromsavval kezelnek. Ez az anyag képes hatékonyan átalakítani a béta-sugárzást elektromos energiává. A szén-14 által kibocsátott béta-részecskék elérik a félvezető réteget, ahol egy elektronlavina indul be, amely elektromos áramot generál. Az új dizájn egyik kulcsfontosságú eleme, hogy a radiokarbon mindkét elektródába beépítésre került, ami jelentős mértékben növeli az energiahatékonyságot. A korábbi modellek mindössze 0,48 százalékos hatékonyságot értek el, míg az új prototípus már 2,86 százalékot, ami közel hatszoros javulást jelent.
Bár az új nukleáris elem egyelőre nem tudja felvenni a versenyt a lítium-ion akkumulátorokkal az energiahatékonyság terén, hiszen azok körülbelül 90 százalékos hatásfokkal működnek, a technológia hatalmas előnye az élettartam és a megbízhatóság. Az ilyen elemek alkalmazása számos területen forradalmasíthatja az energiaellátást.
A pacemakerek esetében például egyetlen ilyen elem akár egy beteg teljes életére elegendő energiát biztosíthatna, így elkerülhetővé válnának a veszélyes műtétek, amelyek során az elhasznált akkumulátorokat ki kell cserélni. Az űrkutatásban szintén hatalmas előrelépést jelenthet, hiszen a műholdak és egyéb űreszközök energiaellátása jelenleg nagy kihívást jelent. Az új technológia lehetőséget teremthet arra, hogy ezek az eszközök évtizedekig működjenek anélkül, hogy külső beavatkozásra lenne szükség. A drónok és önvezető járművek esetében is jelentős előnyt jelenthet, ha nem kell őket rendszeresen tölteni, ami megnövelheti a hatótávolságukat és csökkentheti az állásidőt.
A technológia ipari alkalmazásai szintén ígéretesek, különösen olyan területeken, ahol az energiaellátás nehézségekbe ütközik, például távoli szenzorok vagy óceáni kutatóberendezések esetében. A kutatók jelenleg azon dolgoznak, hogy tovább növeljék a hatékonyságot, például fejlettebb sugárzáselnyelő anyagok és optimalizált elektródák alkalmazásával.
In professzor optimista a jövőt illetően, és úgy véli, hogy a biztonságos nukleáris energia a jövőben már nem csak atomerőművekben lesz elérhető, hanem apró eszközökbe is beépíthető lesz. Ha a technológia fejlődése ebben az ütemben folytatódik, elképzelhető, hogy a jövőben teljesen megszűnik a hagyományos akkumulátorok töltésének szükségessége. Ez a felfedezés forradalmasíthatja az energiatárolást, és alapjaiban változtathatja meg az elektronikai eszközök működését.
