Bateria nuclear ganha eficiência e durabilidade de 50 anos
[Imagem: Tongxin Jiang et al. – 10.1038/s41377-025-01875-1]
Baterias radiofotovoltaicas
Engenheiros chineses apresentaram um novo protótipo que promete mudar o panorama das baterias nucleares: Uma bateria híbrida nuclear-fotovoltaica com uma vida útil mínima de 50 anos.
A inovação foi possível graças a um novo material cerâmico, dopado com o elemento cério, e guias de onda especiais contendo radioisótopos de estrôncio 90 (Sr-90) – o estrôncio em si não é radioativo, mas seu isótopo 90 é um subproduto da fissão nuclear, o processo usado nos reatores nucleares, sendo altamente radioativo.
O material principal é um óxido complexo de gadolínio, alumínio e gálio, formando um cristal que é então dopado com cério (GAGG:Ce), criando um excelente detector de fótons. A energia radioativa do Sr-90 é convertida em luz e concentrada nos guias de onda, sendo então direcionada para as células fotovoltaicas semicondutoras, que geram eletricidade.
O protótipo de bateria radiofotovoltaica atingiu uma potência máxima de saída de 48,9 microwatts (µW) e uma eficiência de conversão de energia sem precedentes de 2,96%, o que é três vezes mais do que a eficiência obtida até então.
A equipe foi além, usando essas células individuais para montar uma pilha, um protótipo integrando várias células. Esse dispositivo multimódulo apresentou uma potência máxima de saída de 3,17 miliwatt (mW), uma corrente de curto-circuito de 2,23 microampere (mA) e uma tensão de circuito aberto de 2,14 volt (V).
[Imagem: Tongxin Jiang et al. – 10.1038/s41377-025-01875-1]
Futuro das baterias nucleares
O teste de durabilidade consistiu em submeter a bateria nuclear a uma irradiação com feixe de elétrons equivalente ao que ela receberia durante 50 anos em condições ambiente. Ao final, a bateria apresentou uma degradação de desempenho óptico de apenas 13,8%, confirmando a excepcional resistência do dispositivo fotovoltaico à radiação.
Estes resultados indicam que baterias radiofotovoltaicas baseadas em guias de onda concentradores de luz podem atingir potência de saída utilizável e excelente estabilidade a longo prazo, um avanço substancial para as aplicações das baterias nucleares.
“Embora a produção em larga escala de baterias nuclear-fotovoltaicas ainda seja limitada por desafios como a produção em massa e a a redução de custos dos radioisótopos Sr-90, os resultados desta pesquisa marcam um avanço substancial na promoção de aplicações das baterias nucleares,” escreveu a equipe.