Hail the Judge
Ta chơi xong không trả tiền, vậy đâu có gọi là bán
Trong thế giới pin, thời lượng là yếu tố định đoạt tất cả. Từ những thiết bị đeo nhỏ xíu đến hệ thống dự phòng cho lưới điện, một viên pin bền bỉ, cung cấp năng lượng lâu dài sẽ luôn vượt trội hơn đối thủ — theo cả nghĩa đen lẫn nghĩa bóng.
Mỹ từng tiên phong trong lĩnh vực pin hạt nhân suốt 70 năm qua, thậm chí tạo ra viên pin đầu tiên chạy bằng bức xạ hạt nhân vào thập niên 1950. Nhưng bước sang thế kỷ 21, Trung Quốc đã vươn lên dẫn đầu cuộc chơi với những viên pin hạt nhân có tuổi thọ hàng thập kỷ mà không cần sạc lại. Đây có thể là nền tảng cho những ngành công nghiệp tương lai chưa từng tồn tại, như robot thông minh thực thụ hay các sứ mệnh không gian đưa con người chạm tới các vì sao. Đầu năm 2024, Betavolt, một công ty Trung Quốc, công bố viên pin hạt nhân BV100 nhỏ như đồng xu, sử dụng Nickel-63 làm nguồn phóng xạ, hứa hẹn tuổi thọ lên tới 50 năm. Điều đáng chú ý là BV100 không chỉ dừng ở phòng thí nghiệm — nó đã được sản xuất hàng loạt, nhắm đến các ứng dụng từ y tế, hàng không vũ trụ đến smartphone thế hệ mới.
Đối với người dùng thông thường, pin tốt hơn chỉ là vấn đề tiện lợi. Nhưng trong một số lĩnh vực, pin có tuổi thọ ngang đời người là yếu tố sống còn, từ khám phá không gian dài hạn đến các thiết bị y tế cứu mạng. Pin hạt nhân tận dụng năng lượng từ quá trình phân rã phóng xạ, như cách NASA từng làm với máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) vào những năm 1950-1960, chuyển nhiệt từ phân rã tự nhiên thành điện năng.
Ngày nay, thế hệ pin mới khai thác năng lượng từ hạt beta — các electron hoặc positron phóng ra trong quá trình phân rã. Cơ chế này tương tự như ánh sáng mặt trời kích hoạt tấm pin năng lượng, nhưng thay vào đó, hạt beta “bắn phá” một chất bán dẫn đặc biệt. Betavolt ứng dụng công nghệ betavoltaic, kết hợp một chất phát xạ phóng xạ và một chất hấp thụ bán dẫn. Khi chất phát xạ phân rã, hạt beta va chạm vào chất hấp thụ, tạo ra cặp “electron-lỗ trống”, sinh ra dòng điện nhỏ nhưng ổn định. Với khả năng bị chặn bởi một tấm nhôm mỏng, pin betavoltaic được xem là an toàn tuyệt đối.
Dù không mạnh mẽ như RTG của NASA, pin betavoltaic cung cấp năng lượng nhỏ nhưng đáng tin cậy trong hàng thế kỷ, tùy thuộc vào chu kỳ bán rã của vật liệu. Nó khó thay thế pin lithium-ion trong các thiết bị hàng ngày, nhưng với tuổi thọ vượt trội và khả năng hoạt động ở điều kiện khắc nghiệt, đây là lựa chọn lý tưởng cho xe thám hiểm hành tinh, cảm biến dưới biển sâu, hay máy tạo nhịp tim—những nơi thay pin thường xuyên là điều bất khả thi. Khi thế giới hướng tới decarbon hóa và phụ thuộc nhiều hơn vào cảm biến thông minh, pin hạt nhân ngày càng trở nên quan trọng. Nhiều quốc gia như Trung Quốc, Mỹ, Hàn Quốc và các nước châu Âu đang ráo riết phát triển công nghệ này.
Betavolt không phải là cái tên duy nhất của Trung Quốc trong cuộc đua. Tuần trước, Đại học Sư phạm Tây Bắc ở Cam Túc công bố pin hạt nhân dựa trên carbon-14 với tuổi thọ 100 năm. Dù carbon-14 hiếm, tờ South China Morning Post đưa tin Trung Quốc đã có lò phản ứng thương mại sản xuất carbon-14 tại Chiết Giang, xây dựng chuỗi cung ứng khép kín trong nước — một chiến lược tương tự như ngành năng lượng mặt trời của họ.
Trong khi Trung Quốc tăng tốc, thế giới đang nỗ lực đuổi kịp. Tại Mỹ, City Labs ở Miami, Florida, đang phát triển pin betavoltaic cho sứ mệnh không gian và nhận tài trợ lớn từ NIH vào tháng 11/2024 để chế tạo pin cho máy tạo nhịp tim, sử dụng tritium thay vì Nickel-63, với tuổi thọ dự kiến 20 năm. CEO Peter Cabauy cho biết chuỗi cung ứng tritium tại Mỹ hoàn toàn khả thi nhờ các phòng thí nghiệm quốc gia và doanh nghiệp tư nhân. Thực tế, City Labs từng tạo ra pin betavoltaic đầu tiên “Betacel” vào thập niên 1970, nhưng tuổi thọ hạn chế và định kiến về hạt nhân đã khiến công nghệ này chìm vào quên lãng — cho đến nay.
Mỹ không đơn độc. Kronos Advanced Technologies và Yasheng Group đã hợp tác để theo đuổi pin hạt nhân, trong khi Anh cũng nhập cuộc với pin carbon-14 từ chất thải hạt nhân của Arkenlight vào tháng 9/2024. Rõ ràng, pin hạt nhân với khả năng “chạy mãi mãi” sẽ thay đổi cuộc chơi cho nhiều lĩnh vực. Sự ra mắt của BV100 năm ngoái là hồi chuông cảnh tỉnh toàn cầu, và hơn 70 năm sau bước tiên phong của Mỹ, công nghệ này dường như đã thực sự tìm thấy thời điểm tỏa sáng.
Mỹ từng tiên phong trong lĩnh vực pin hạt nhân suốt 70 năm qua, thậm chí tạo ra viên pin đầu tiên chạy bằng bức xạ hạt nhân vào thập niên 1950. Nhưng bước sang thế kỷ 21, Trung Quốc đã vươn lên dẫn đầu cuộc chơi với những viên pin hạt nhân có tuổi thọ hàng thập kỷ mà không cần sạc lại. Đây có thể là nền tảng cho những ngành công nghiệp tương lai chưa từng tồn tại, như robot thông minh thực thụ hay các sứ mệnh không gian đưa con người chạm tới các vì sao. Đầu năm 2024, Betavolt, một công ty Trung Quốc, công bố viên pin hạt nhân BV100 nhỏ như đồng xu, sử dụng Nickel-63 làm nguồn phóng xạ, hứa hẹn tuổi thọ lên tới 50 năm. Điều đáng chú ý là BV100 không chỉ dừng ở phòng thí nghiệm — nó đã được sản xuất hàng loạt, nhắm đến các ứng dụng từ y tế, hàng không vũ trụ đến smartphone thế hệ mới.
Đối với người dùng thông thường, pin tốt hơn chỉ là vấn đề tiện lợi. Nhưng trong một số lĩnh vực, pin có tuổi thọ ngang đời người là yếu tố sống còn, từ khám phá không gian dài hạn đến các thiết bị y tế cứu mạng. Pin hạt nhân tận dụng năng lượng từ quá trình phân rã phóng xạ, như cách NASA từng làm với máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) vào những năm 1950-1960, chuyển nhiệt từ phân rã tự nhiên thành điện năng.
Ngày nay, thế hệ pin mới khai thác năng lượng từ hạt beta — các electron hoặc positron phóng ra trong quá trình phân rã. Cơ chế này tương tự như ánh sáng mặt trời kích hoạt tấm pin năng lượng, nhưng thay vào đó, hạt beta “bắn phá” một chất bán dẫn đặc biệt. Betavolt ứng dụng công nghệ betavoltaic, kết hợp một chất phát xạ phóng xạ và một chất hấp thụ bán dẫn. Khi chất phát xạ phân rã, hạt beta va chạm vào chất hấp thụ, tạo ra cặp “electron-lỗ trống”, sinh ra dòng điện nhỏ nhưng ổn định. Với khả năng bị chặn bởi một tấm nhôm mỏng, pin betavoltaic được xem là an toàn tuyệt đối.
Dù không mạnh mẽ như RTG của NASA, pin betavoltaic cung cấp năng lượng nhỏ nhưng đáng tin cậy trong hàng thế kỷ, tùy thuộc vào chu kỳ bán rã của vật liệu. Nó khó thay thế pin lithium-ion trong các thiết bị hàng ngày, nhưng với tuổi thọ vượt trội và khả năng hoạt động ở điều kiện khắc nghiệt, đây là lựa chọn lý tưởng cho xe thám hiểm hành tinh, cảm biến dưới biển sâu, hay máy tạo nhịp tim—những nơi thay pin thường xuyên là điều bất khả thi. Khi thế giới hướng tới decarbon hóa và phụ thuộc nhiều hơn vào cảm biến thông minh, pin hạt nhân ngày càng trở nên quan trọng. Nhiều quốc gia như Trung Quốc, Mỹ, Hàn Quốc và các nước châu Âu đang ráo riết phát triển công nghệ này.
Betavolt không phải là cái tên duy nhất của Trung Quốc trong cuộc đua. Tuần trước, Đại học Sư phạm Tây Bắc ở Cam Túc công bố pin hạt nhân dựa trên carbon-14 với tuổi thọ 100 năm. Dù carbon-14 hiếm, tờ South China Morning Post đưa tin Trung Quốc đã có lò phản ứng thương mại sản xuất carbon-14 tại Chiết Giang, xây dựng chuỗi cung ứng khép kín trong nước — một chiến lược tương tự như ngành năng lượng mặt trời của họ.
Trong khi Trung Quốc tăng tốc, thế giới đang nỗ lực đuổi kịp. Tại Mỹ, City Labs ở Miami, Florida, đang phát triển pin betavoltaic cho sứ mệnh không gian và nhận tài trợ lớn từ NIH vào tháng 11/2024 để chế tạo pin cho máy tạo nhịp tim, sử dụng tritium thay vì Nickel-63, với tuổi thọ dự kiến 20 năm. CEO Peter Cabauy cho biết chuỗi cung ứng tritium tại Mỹ hoàn toàn khả thi nhờ các phòng thí nghiệm quốc gia và doanh nghiệp tư nhân. Thực tế, City Labs từng tạo ra pin betavoltaic đầu tiên “Betacel” vào thập niên 1970, nhưng tuổi thọ hạn chế và định kiến về hạt nhân đã khiến công nghệ này chìm vào quên lãng — cho đến nay.
Mỹ không đơn độc. Kronos Advanced Technologies và Yasheng Group đã hợp tác để theo đuổi pin hạt nhân, trong khi Anh cũng nhập cuộc với pin carbon-14 từ chất thải hạt nhân của Arkenlight vào tháng 9/2024. Rõ ràng, pin hạt nhân với khả năng “chạy mãi mãi” sẽ thay đổi cuộc chơi cho nhiều lĩnh vực. Sự ra mắt của BV100 năm ngoái là hồi chuông cảnh tỉnh toàn cầu, và hơn 70 năm sau bước tiên phong của Mỹ, công nghệ này dường như đã thực sự tìm thấy thời điểm tỏa sáng.
