Miniaturisierte Nuklearbatterie: Chinesische Forscher melden Effizienzsprung
(Bild: Sergey Nivens / Shutterstock.com )
Chinesische Physiker haben eine winzige Nuklearbatterie entwickelt. Sie soll bis zu 8.000 Mal effizienter sein als bisherige Modelle. Ist der Durchbruch gelungen?
Eine chinesische Forschergruppe hat eine Mikro-Nuklearbatterie entwickelt, die einen Effizienzsprung verspricht. Die Batterie könnte theoretisch jahrzehntelang Strom liefern und wäre damit tausende Male effizienter als bisherige Modelle. Die Ergebnisse hat das Team in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Die Entwicklung atomarer Mikrobatterien beschäftigt Wissenschaftler seit Jahrzehnten. Der Traum: eine winzige, langlebige Energiequelle für Geräte aller Art – vom Handy über Roboter bis zum Auto. Doch die Realisierung scheiterte bisher an den Gefahren der Nukleartechnik, egal in welcher Größenordnung.
Grundprinzip: Radioaktive Strahlung trifft auf Kristall
Ein vielversprechender Ansatz sind Nuklearbatterien, die durch den radioaktiven Zerfall von Radioisotopen wie Americium Strom erzeugen. Um die Strahlenbelastung gering zu halten, sind solche Batterien meist sehr klein. Das schränkt aber auch ihre Leistung und Effizienz ein.
Chinesischen Forschern ist es nun gelungen, den Wirkungsgrad drastisch zu erhöhen. Ihr Batteriedesign ist denkbar einfach: Sie bringen eine kleine Menge Americium in einen Kristall ein und nutzen die abgegebene Strahlung (Alphateilchen), um den Kristall zum Leuchten zu bringen.
Das grüne Leuchten des Kristalls wird dann von einer Photovoltaikzelle in Strom umgewandelt. Damit die Strahlung nicht entweichen kann, haben die Forscher die Batterie in eine Quarzzelle gepackt.
Leistung reicht bisher nicht für Glühbirne
In Tests lieferte die neuartige Batterie über Hunderte Stunden konstant Strom. Theoretisch könnte sie sogar Jahrtausende halten, denn Americium hat eine Halbwertszeit von 7.380 Jahren. Allerdings würde die Strahlung das Batteriegehäuse schon lange vorher zerstören.
Im Vergleich zu bisherigen Nuklearbatterien soll die neue einen 8.000-fach höhere Effizienz gezeigt haben. Allerdings ist die erzeugte Leistung noch sehr gering: Um eine 60-Watt-Glühbirne zu betreiben, bräuchte man 40 Milliarden dieser Mikrobatterien.
Einsatz in der Raumfahrt denkbar
Dennoch sehen die Forscher Potenzial für ihre Erfindung. Sie hoffen, die Leistung durch weitere Optimierungen steigern zu können. Mögliche Einsatzgebiete sehen sie hauptsächlich dort, wo der Austausch herkömmlicher Batterien unpraktisch oder unmöglich ist – etwa in der Tiefsee oder im Weltraum.
So könnten die Mikrobatterien eines Tages als Langzeit-Energiequelle für Raumsonden oder andere Geräte dienen, die in die Weiten des Weltraums vordringen. Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg. Die Forscher betonen, dass weitere Entwicklungsarbeit nötig ist, um die Leistung und Sicherheit der radioaktiven Winzlinge zu verbessern.