Công ty Khởi nghiệp Betavolt Trung Quốc cho biết pin sẽ không bắt lửa hoặc phát nổ khi bị đâm thủng hoặc thậm chí là bị súng bắn, không giống như một số loại pin hiện tại có thể không an toàn nếu bị hư hỏng hoặc tiếp xúc với nhiệt độ cao.
Cục pin nhỏ hơn cả đồng tiền xu là sản phẩm vừa được Startup Betavolt của Trung Quốc giới thiệu, cùng lời hứa đủ sức vận hành liên tục 50 năm mà không cần sửa chữa, cũng không cần sạc như pin lithium-ion hiện giờ. Betavolt viết trong thông cáo báo chí giới thiệu pin hạt nhân: “Pin năng lượng hạt nhân của Betavolt có thể đảm bảo nhu cầu nguồn năng lượng vận hành lâu dài trong nhiều trường hợp, chẳng hạn như khám phá không gian, thiết bị AI, thiết bị y tế, chip vi xử lý, cảm biến, drone và robot siêu nhỏ. Đột phá về năng lượng này sẽ giúp Trung Quốc chiếm lợi thế trong cuộc cách mạng công nghệ AI.”.
Betavolt có trụ sở tại Bắc Kinh và là công ty đầu tiên trên thế giới thực hiện việc thu nhỏ năng lượng nguyên tử, đặt đồng vị Nikel-63 vào một mô-đun nhỏ hơn một đồng xu. Pin hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng được giải phóng khi phân hủy các đồng vị thành điện năng thông qua một quá trình được khám phá lần đầu tiên vào thế kỷ 20.
Betavolt cho biết dự án đã bước vào giai đoạn thử nghiệm thí điểm và cuối cùng sẽ được sản xuất hàng loạt cho các ứng dụng thương mại như điện thoại và máy bay không người lái. Pin hạt nhân đầu tiên này có thể cung cấp 100 microwatt điện và điện áp 3V trong khi có kích thước 15x15x5 mm. Betavolt có kế hoạch sản xuất pin có công suất 1 watt vào năm 2025. Nhờ kích thước nhỏ, Pin có thể được sử dụng hàng loạt để tạo ra nhiều năng lượng hơn, giúp những chiếc điện thoại di động không bao giờ cần sạc và máy bay không người lái có thể bay liên tục, lâu dài. Thiết kế nhiều lớp giúp Pin sẽ không bắt lửa hoặc phát nổ trước một lực bất ngờ, đồng thời có khả năng hoạt động ở nhiệt độ từ -60 độ C đến 120 độ C.
Công ty Betavolt của Trung Quốc tuyên bố đã phát triển một loại pin có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại di động không cần sạc và máy bay không người lái có thể bay đến 50 năm (Nguồn ảnh: Betavolt.tech)
Công nghệ pin hạt nhân hiện giờ được phát triển theo hướng, ứng dụng những đồng vị phóng xạ của một số nguyên tố, rồi chuyển đổi năng lượng phóng xạ tạo ra từ quá trình bán rã của đồng vị, trở thành năng lượng điện thông qua lớp điện giải bán dẫn. Ngay từ thập niên 1960, các nhà khoa học của Mỹ và Liên Xô đã bắt đầu nghiên cứu ứng dụng nguồn năng lượng này để ứng dụng trong tàu vũ trụ, tàu ngầm hay những trạm nghiên cứu ở hai cực trái đất, những địa điểm xa xôi mà những công nghệ năng lượng khi ấy chưa đủ phục vụ. Tuy nhiên thời bấy giờ, pin năng lượng ứng dụng phản ứng phân hạch vừa nặng vừa đắt, nóng và không thể dùng phục vụ dân sự.
Những năm gần đây, các nhà khoa học châu Âu lại quay lại ý tưởng pin hạt nhân với khả năng vận hành hàng thập kỷ liên tục. Còn cục pin nhỏ xíu kích thước chỉ có 1.5×1.5×0.5cm này là một trong số những kết quả của “kế hoạch 5 năm” lần thứ 14 mà Trung Quốc đang triển khai, với mục tiêu tạo ra những đột phá khoa học của Trung Quốc cho tới năm 2035.
Về mặt công nghệ và chất liệu, phóng xạ được tạo ra từ đồng vị Nickel-63. Những hạt phóng xạ beta bắn ra từ nguyên tử Nickel-63 trong quá trình bán rã được hấp thụ bởi lớp bán dẫn kim cương nhân tạo với độ dày 10 micron. Sở dĩ chọn kim cương nhân tạo thay vì silicon phổ biến trong ngành bán dẫn hiện giờ, là vì độ bền điện môi của kim cương cao gấp 3 lần silicon và khả năng dẫn điện khi bị tác động bởi nhiệt cũng cao hơn hẳn.
Một lớp Nickel-63 dày 2 micron được đặt giữa hai lớp điện giải kim cương bán dẫn, chỉ cần một cụm như thế này đã đủ để tạo ra một cục pin. Hoàn toàn có thể xếp song song hàng chục, hàng trăm lớp vật liệu bán dẫn và phóng xạ dạng module như thế này để tăng cả tuổi thọ lẫn công suất của pin.
Và như đã nói, đây là pin hạt nhân chứ không phải pin điện hóa. Công nghệ pin hạt nhân, với vô vàn hạt electron dạng beta sản sinh trong quá trình Nickel-63 bán rã, sở hữu mật độ năng lượng cao gấp 10 lần so với công nghệ pin lithium hiện tại. Quan trọng hơn cả, là khả năng vận hành: Không có tình trạng tự xả pin, tự tạo năng lượng trong vòng 50 năm liên tục, không có khái niệm chu kỳ sạc xả như pin lithium hiện giờ, công suất điện đầu ra ổn định, không bị ảnh hưởng bởi môi trường, và tầm hoạt động ổn định từ âm 60 tới 120 độ C, tức là mọi môi trường, kể cả ở trái đất hay những hành tinh mà con người muốn khám phá trong không gian.
Lo ngại cuối cùng của mọi người, đó là công nghệ pin ứng dụng phóng xạ. Betavolt nói rằng Nickel-63 có chu kỳ bán rã xấp xỉ 100 năm, và sản phẩm cuối cùng là đồng, không tạo ra phóng xạ ra bên ngoài, thân thiện với môi trường và con người, không tạo ra bất kỳ hiểm họa nào đối với môi trường sống. Cũng nhờ vậy, pin hạt nhân của Betavolt hoàn toàn không cần quy trình tái chế đắt đỏ.
Các nhà khoa học ở Liên Xô và Hoa Kỳ đã có thể phát triển công nghệ này để sử dụng trong tàu vũ trụ, hệ thống dưới nước và các trạm khoa học từ xa. Tuy nhiên, pin nhiệt hạch vừa đắt tiền vừa cồng kềnh. Công nghệ này có thể cách mạng hóa thiết bị điện tử bằng cách loại bỏ hoàn toàn nhu cầu về bộ sạc hoặc pin dự phòng di động, tạo ra các thiết bị chạy liên tục và pin không bị suy giảm về công suất cũng như tuổi thọ qua các chu kỳ sạc như pin Li-ion. Nguồn năng lượng vô hạn như vậy có thể cung cấp cho máy bay không người lái bay liên tục, điện thoại chạy liên tục và ô tô điện không cần sạc lại.
Từ khóa: bức xạ; hạt nhân; pin;
– CMD&DND –
