Investigadores han fabricado la primera batería de Carbono-14 encerrada en un diamante que puede sustituir a una batería estándar de iones de litio, tras varios años de investigación.

Como la original, la pila podría alcanzar un precio muy superior al de una piedra preciosa convencional entre los coleccionistas, pero sus creadores tienen objetivos mayores que el mercado de la joyería. Los instrumentos alimentados por un dispositivo así podrían durar milenios. Y, lo que es más inmediato, podrían durar toda la vida al alimentar dispositivos como marcapasos, evitando la necesidad de operaciones de sustitución.

El Carbono-14 es más conocido como el isótopo excepcionalmente útil que se absorbe de la atmósfera en la fotosíntesis junto con otro carbono antes de decaer lentamente. Sus tasas de descomposición predecibles permiten a los arqueólogos determinar la edad de huesos o herramientas de madera antiguos.

Sarah Clark de la Atomic Energy Authority del Reino Unido (UKAEA), dijo en un comunicado:

“Las baterías de diamante ofrecen una forma segura y sostenible de proporcionar niveles continuos de microwatios de energía”.

Tom Scott, profesor de la University of Bristol, agregó:

“Nuestra tecnología de micropotencia puede servir para toda una serie de aplicaciones importantes, desde tecnologías espaciales y dispositivos de seguridad hasta implantes médicos”.

Cómo generan energía con el Carbono-14

Radioluminiscencia débil captada por una cámara de baja intensidad luminosa a partir de una película de carbono diamantado sintético fabricada con átomos de carbono-14 emisores beta. Crédito de imagen: University of Bristol

El Carbono-14 se desintegra en nitrógeno 14, liberando radiación beta en el proceso. La radiación beta no es más que electrones que se mueven rápidamente. Cuando el Carbono-14 se introduce en un diamante de carbono ordinario convenientemente dopado, crea una corriente. Los cables fijados al diamante pueden llevar la electricidad a donde se necesite. Los equipos de Scott y Clark fabricaron su propio equipo de deposición por plasma para depositar el Carbono-14 y el elemento dopante para fabricar el diamante que lo recubre.

Su larga vida media y la conversión directa en electricidad convierten a los diamantes de Carbono-14 en la fuente de energía definitiva en circunstancias en las que se necesita muy poca energía, pero su fiabilidad a largo plazo es esencial. Ejemplos de su posible uso son los implantes médicos, sobre todo los enterrados en las profundidades del cuerpo, donde son difíciles de sustituir, y los instrumentos enviados al espacio profundo o a lugares de difícil acceso, como volcanes dormidos.

La NASA ha apagado recientemente el instrumento científico de plasma de la Voyager 2 porque la fuente de energía de la nave se está agotando. Ambas Voyager funcionan con el calor generado por el plutonio-238, que se reduce a la mitad cada 87.7 años. Más de 40 años después del lanzamiento, se genera un 30% menos de calor.

Vida media de 5.700 años

El Carbono-14, sin embargo, tiene una vida media de 5.700 años. Si Arquímedes hubiera fabricado de algún modo una batería tan potente como la de las Voyager en el momento del lanzamiento, 2.300 años después estaría funcionando mejor que las de las naves Voyager en la actualidad, después de 47 años. Las futuras misiones espaciales impulsadas por baterías de Carbono-14 no necesitarían viajar mucho más rápido que las Voyager para seguir funcionando cuando pasen por estrellas cercanas.

Una batería de Carbono-14 tendría una vida media de más de 5.000 años. Crédito de imagen: UKAEAofficial / Youtube

Las Voyager y otras misiones al Sistema Solar exterior necesitaban generadores termoeléctricos de radioisótopos pesados para convertir el calor de la desintegración radiactiva en electricidad. La naturaleza enormemente más ligera de las baterías de diamante de Carbono-14 ayudaría con el objetivo de hacer futuras misiones más rápidas que las Voyager.

Hasta ahora no se había utilizado el Carbono-14 como fuente de energía, ya que su larga vida útil hace que la energía liberada sea escasa a menos que se utilice mucha cantidad. Como componente de los residuos nucleares de los reactores comerciales, hay bastante carbono-14 disponible, pero primero hay que extraerlo.

Sin embargo, si los electrones impulsan directamente la corriente, en lugar de alimentar de forma muy ineficiente los generadores termoeléctricos, los cálculos cambian.

El equipo de Scott ya había demostrado anteriormente la posibilidad de hacer algo así con cantidades minúsculas de Carbono-14, pero ampliarlo para sustituir a las baterías comerciales, aunque ofreciendo una vida útil miles de veces mayor, es un nuevo paso. Mientras tanto, sus baterías más avanzadas de níquel-63 utilizan la misma idea de crear una corriente dentro de un diamante que las envuelve.

Aunque el audio del siguiente vídeo se encuentra en inglés, usted puede activar los subtítulos en español. En caso desconozca cómo hacerlo, puede consultar esta GUÍA.

[FT: gov.uk]

¿Te gustó este contenido? Te invito a compartirlo con tus amigos. Síguenos en nuestra Página de Facebook, para recibir a diario nuestras noticias. También puedes unirte a nuestro Grupo Oficial y a nuestra comunidad en Telegram.