Bateria nuclear: Não precisa ser recarregada e dura para sempre

Bateria nuclear: Não precisa ser recarregada e dura para sempre:

Pode parecer um tanto assustador, mas a bateria nuclear é segura, não precisa recarregar e dura décadas.
[Imagem: Elena Khavina/MIPT]

Bateria nuclear sem riscos

Seu próximo telefone celular, ou mesmo seu carro elétrico, poderão ser alimentados por uma bateria nuclear, em lugar das baterias de íons de lítio, graças a um avanço feito por pesquisadores russos.

E não é preciso se preocupar, porque a radiação envolvida nessa bateria nuclear é de baixa energia, podendo ser bloqueada até mesmo por uma folha de papel - o invólucro da bateria é mais do que suficiente para torná-la segura.

A tecnologia das baterias nucleares - betavoltaica ou betabaterias - foi de fato usada na década de 1970 para alimentar marcapassos cardíacos, antes de ser superada pelas baterias de íons de lítio, com vidas úteis muito mais curtas, mas também mais baratas. Além disso, naquela época as baterias nucleares ainda não haviam sido miniaturizadas.

A bateria nuclear, que funciona a partir do decaimento beta de um isótopo radioativo do níquel - o níquel-63 - foi criada por uma equipe do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (MIPT), Instituto Tecnológico de Materiais Superduros e Avançados de Carbono (TISNCM) e da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia (MISIS).

O protótipo fornece cerca de 3.300 miliwatts-hora de energia por grama, mais do que em qualquer outra bateria nuclear do mesmo tipo e 10 vezes mais do que a energia específica das baterias químicas atuais.

Como funcionam as pilhas e baterias

As baterias químicas comuns, como as pilhas e as baterias de lítio dos celulares, também conhecidas como células galvânicas, usam a energia das reações químicas de redução-oxidação, ou redox. Nessas reações, os elétrons são transferidos de um eletrodo para outro através de um eletrólito, dando origem a uma diferença de potencial entre os eletrodos. Se os dois terminais da bateria forem conectados por um condutor, os elétrons começam a fluir para equilibrar a diferença de potencial, gerando uma corrente elétrica.

Essas baterias químicas são caracterizadas por uma alta densidade de potência - a relação entre a potência da corrente gerada e o volume da bateria. No entanto, elas descarregam em um tempo relativamente curto (pilhas comuns) ou precisam ser recarregadas (baterias recarregáveis). Essa não é uma boa ideia em aplicações como marcapassos cardíacos, porque isso exige cirurgias adicionais, ou pode até mesmo ser impossível, no caso de a bateria estar alimentando uma espaçonave.

Felizmente, as reações químicas são apenas uma das possíveis fontes de geração de energia elétrica - a betavoltaica é outra.

Esquema da bateria nuclear de níquel-63 e semicondutores de diamante.
[Imagem: V. Bormashov et al. - 10.1016/j.diamond.2018.03.006]

O que são baterias nucleares?

Bibliografia:

Artigo: High power density nuclear battery prototype based on diamond Schottky diodes
Autores: V. S. Bormashov, S. Yu. Troschiev, S. A. Tarelkin, A. P. Volkov, D. V. Teteruk, A. V. Golovanov, M. S. Kuznetsov, N. V. Kornilov, S. A. Terentiev, Vladimir D. Blank
Revista: Diamond and Related Materials
Vol.: 84, Pages 41-47
DOI: 10.1016/j.diamond.2018.03.006