24/03/2025
Theo Các nhà khoa học Trung Quốc công bố một thành tựu đáng chú ý trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng: tại ra loại pin hạt nhân đầu tiên của nước này dựa trên carbon, có khả năng hoạt động lên đến 100 năm mà không cần sạc lại. Phát triển này mở ra triển vọng mới cho các ứng dụng đòi hỏi nguồn năng lượng bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt.. Điều này vượt xa tuổi thọ của các loại pin thông thường hiện nay.
Loại pin mới có công suất tối đa 433 nanowatt, dựa trên carbon-14, một đồng vị phóng xạ yếu của nguyên tố carbon. Nó sử dụng quá trình phân rã phóng xạ của carbon-14 để sản xuất điện. Pin được chế tạo với một thiết bị bán dẫn phức hợp bao gồm silicon và carbon. Nó có thể chịu nhiệt độ cực hạn từ -100 độ C tới 200 độ C. Nó cũng có mật độ năng lượng siêu cao và tốc độ xuống cấp hiệu suất chưa đến 5% trong tuổi thọ theo thiết kế.
Để chứng minh độ bền của pin, đại học cho biết một đèn LED được cấp nguồn bởi loại pin này đã hoạt động liên tục trong gần bốn tháng, phát ra hơn 35.000 xung sáng. Con số này là minh chứng rõ ràng cho tiềm năng ứng dụng thực tế của công nghệ mới.
Giáo sư Su Maogen, nhà nghiên cứu chính và Phó Giám đốc Khoa Vật lý và Kỹ thuật Điện tử của trường đại học, nhấn mạnh rằng pin có thể cung cấp năng lượng vĩnh viễn cho các thiết bị y tế cấy ghép như máy tạo nhịp tim - hiện chỉ hoạt động được tối đa 15 năm - và giao diện não-máy tính.
Không chỉ dừng lại ở đó, ông còn chỉ ra rằng: "Đối với Internet of Things (IoT), pin có thể hỗ trợ mạng lưới cảm biến quy mô lớn. Trong môi trường khắc nghiệt như đáy biển sâu, hai cực, mặt trăng và sao Hỏa, nó có thể được sử dụng làm nguồn cung cấp điện liên tục mà không cần bảo trì." Hơn thế nữa, ông khẳng định trong lĩnh vực thám hiểm không gian sâu, pin có thể cấp nguồn cho tàu thăm dò vũ trụ hoạt động không ngừng nghỉ.
Mặc dù thông báo không đề cập trực tiếp đến ứng dụng trong xe điện, nhưng đại học cho biết đặc tính xanh và ít carbon của pin có thể "thúc đẩy việc nâng cấp chuỗi công nghiệp năng lượng mới của Trung Quốc." Điều này gợi ý về tiềm năng rộng lớn hơn của công nghệ trong tương lai.
Đáng chú ý, pin này là kết quả hợp tác giữa Đại học Sư phạm Tây Bắc và công ty Beita Pharmatech, đơn vị chuyên phát triển các hợp chất liên quan đến carbon-14 - một đồng vị được sử dụng rộng rãi trong khoa học và y học, chẳng hạn như để phát hiện nhiễm khuẩn. Nhằm tiến xa hơn trong lĩnh vực này, đại học đã công bố kế hoạch phát triển thiết bị phát hiện nhanh đồng vị carbon-13 tự động và máy tách đồng vị điện từ. Họ nhận định đây là "một bước quan trọng hướng tới việc thiết lập hệ thống công nghiệp" để thu được đồng vị carbon-14.
Để hiểu rõ hơn về độ hiếm của nguyên liệu này, theo Đại học Quốc gia Australia, trong số ba đồng vị carbon có trong tự nhiên, carbon-12 chiếm khoảng 99,8% tổng số nguyên tử carbon, carbon-13 chiếm khoảng 1%, và carbon-14 hiếm nhất với tỷ lệ chỉ một trên mỗi 1 tỷ nguyên tử carbon. Chính vì vậy, việc sản xuất và thu được carbon-14 vẫn là một thách thức lớn.