Hiệu suất của pin lithium-ion ngày càng giảm sau mỗi lần sạc. Tuy nhiên, một nhóm nghiên cứu từ Hàn Quốc đã chính thức giới thiệu một giải pháp mới với loại pin sử dụng năng lượng hạt nhân nhỏ, an toàn và bền bỉ. Loại pin này có khả năng hoạt động liên tục trong hàng thập kỷ, thậm chí hàng nghìn năm mà không cần phải sạc lại. Đây thực sự là một bước tiến lớn trong công nghệ lưu trữ năng lượng.
Theo thông tin từ Giáo sư In Su-il tại Viện Khoa học và Công nghệ Daegu Gyeongbuk, thị trường đang chứng kiến sự gia tăng nhu cầu về pin có tuổi thọ lâu dài. Điều này đặc biệt rõ ràng trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của máy bay không người lái cùng các thiết bị cảm biến từ xa. Mặc dù nhu cầu đang tăng, nhưng tiềm năng cải tiến gặp nhiều khó khăn do hiệu suất của pin lithium-ion đã gần đạt mức tối ưu. Sự bão hòa này đang tạo ra thách thức cho các nhà nghiên cứu và sản xuất trong việc phát triển các giải pháp mới, đáp ứng tốt hơn yêu cầu khắt khe của thị trường.
Thế hệ pin hạt nhân betavoltaic mới, được giới thiệu bởi nhóm nghiên cứu của Giáo sư Yin tại Hội nghị Hóa học Mỹ, hứa hẹn mang lại những bước tiến đáng kể cho công nghệ năng lượng. Khác với pin lithium, loại pin này không chỉ tiết kiệm năng lượng trong quá trình chiết xuất mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường. Pin betavoltaic sử dụng carbon phóng xạ, một sản phẩm phụ từ sản xuất điện hạt nhân. Nhờ vậy, loại pin này trở nên không chỉ chi phí thấp mà còn dễ dàng trong việc thu hồi và tái chế.
Mặc dù pin hạt nhân thường bị một số người đánh giá với cái nhìn tiêu cực, pin betavoltaic lại mang đến triển vọng tích cực. Công nghệ này chuyển đổi tia beta từ carbon-14 thành năng lượng điện, đồng thời được cho là an toàn khi sử dụng. Carbon-14 chỉ phát ra tia beta có thể bị che chắn dễ dàng bằng một tấm nhôm mỏng. Đặc biệt, với chu kỳ bán rã khoảng 6.000 năm, pin betavoltaic hứa hẹn sẽ hoạt động hiệu quả trong hàng nghìn năm mà không cần thay thế.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển loại pin betavoltaic mới mang tên "tế bào betavoltaic nhạy cảm với thuốc nhuộm hai vị trí" (d-DSBC). Họ ứng dụng điện cực titanium dioxide, một thành phần quen thuộc trong công nghệ pin mặt trời, và làm cho chúng nhạy cảm với thuốc nhuộm ruthenium. Nhờ vào phương pháp “điểm kép”, carbon phóng xạ được tích hợp trên cả hai điện cực, giúp nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng từ 0,48% lên 2,86%. Đây là một bước tiến đáng kể trong nghiên cứu năng lượng sạch và hứa hẹn mang lại nhiều ứng dụng trong tương lai.
Pin betavoltaic, mặc dù có công suất hạn chế, không đủ để vận hành xe điện, nhưng lại sở hữu những ứng dụng đặc biệt. Chúng thường được sử dụng để cung cấp năng lượng cho vệ tinh hoặc máy tạo nhịp tim. Một trong những ưu điểm nổi bật của pin này là khả năng hoạt động liên tục suốt đời mà không cần phải phẫu thuật thay thế. Điều này mở ra nhiều triển vọng trong lĩnh vực công nghệ và y tế.
Giáo sư Yin đã chỉ ra rằng nhận thức về năng lượng hạt nhân đang trong quá trình thay đổi do mối lo ngại về biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, nhiều người vẫn gắn kết năng lượng hạt nhân với những nhà máy điện lớn nằm ở các khu vực xa xôi. Giải pháp mới từ chúng tôi, pin betavoltaic, đã tạo ra một bước đột phá, mang lại khả năng sử dụng năng lượng hạt nhân một cách an toàn và tiện lợi ngay trong các thiết bị nhỏ gọn, chỉ bằng kích thước của một ngón tay.
