Bui Nhat Minh
Intern Writer
Năng lượng nguyên tử của pin betavoltaic có thể cung cấp năng lượng cho nhiều thiết bị, từ hàng không vũ trụ và robot đến điện thoại thông minh trong tương lai của bạn, trong vòng một thế kỷ mà không cần sạc lại.
Trong thế giới công nghệ pin, thời lượng sử dụng là yếu tố quan trọng nhất. Từ thiết bị đeo nhỏ đến hệ thống cung cấp điện dự phòng quy mô lớn, một loại pin có thể duy trì năng lượng trong thời gian dài sẽ luôn có lợi thế vượt trội.
Hoa Kỳ từng dẫn đầu về đổi mới pin hạt nhân trong suốt 70 năm qua, với loại pin chạy bằng bức xạ hạt nhân đầu tiên xuất hiện từ những năm 1950. Tuy nhiên, trong thế kỷ 21, Trung Quốc đã trở thành quốc gia tiên phong trong lĩnh vực này. Các loại pin hạt nhân mới giúp cung cấp năng lượng liên tục trong nhiều thập kỷ mà không cần sạc lại, mở ra tiềm năng cho các lĩnh vực như công nghệ rô-bốt thông minh và thám hiểm không gian sâu. Đầu năm 2024, công ty Betavolt của Trung Quốc đã giới thiệu pin hạt nhân BV100, có kích thước bằng đồng xu và sử dụng Nickel-63 làm nguồn phóng xạ, với tuổi thọ ước tính lên đến 50 năm. Đặc biệt, loại pin này không chỉ là sản phẩm thử nghiệm mà đã bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt, hướng đến ứng dụng trong y tế, hàng không vũ trụ và thậm chí là điện thoại thông minh.
Công nghệ hiện đại đã đưa pin betavoltaic lên một tầm cao mới. Loại pin này hoạt động theo nguyên tắc tương tự pin mặt trời, nhưng thay vì ánh sáng, nó sử dụng bức xạ beta. Các electron tốc độ cao bắn vào chất bán dẫn đặc biệt, tạo ra dòng điện nhỏ nhưng ổn định. Nhờ khả năng che chắn bằng một lớp nhôm mỏng, pin betavoltaic cũng được đánh giá là an toàn. Mặc dù công suất không cao bằng pin nhiệt điện của NASA, nhưng chúng có thể duy trì năng lượng trong hàng chục, thậm chí hàng trăm năm, tùy thuộc vào vật liệu phóng xạ sử dụng.
Trung Quốc không phải là quốc gia duy nhất nghiên cứu công nghệ này. Đại học Sư phạm Tây Bắc Trung Quốc gần đây đã công bố một loại pin hạt nhân carbon-14 có thể sử dụng đến 100 năm. Mỹ cũng đang đẩy mạnh phát triển pin betavoltaic, với City Labs tại Florida nhận được tài trợ từ NIH để sản xuất pin dành cho máy tạo nhịp tim. Công ty này sử dụng tritium thay vì Nickel-63, cung cấp tuổi thọ lên đến 20 năm.
Ngoài ra, nhiều quốc gia và công ty khác cũng đang tham gia cuộc đua, bao gồm Arkenlight (Anh) với pin carbon-14 từ chất thải hạt nhân, hay Kronos Advanced Technologies Inc và Yasheng Group (Mỹ) hợp tác phát triển công nghệ pin hạt nhân.
Sự xuất hiện của pin hạt nhân với tuổi thọ hàng chục năm có thể thay đổi cục diện nhiều ngành công nghiệp. Với bước tiến của Trung Quốc và sự tham gia ngày càng nhiều của các quốc gia khác, công nghệ này hứa hẹn sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong tương lai gần. (popularmechanics)
Trong thế giới công nghệ pin, thời lượng sử dụng là yếu tố quan trọng nhất. Từ thiết bị đeo nhỏ đến hệ thống cung cấp điện dự phòng quy mô lớn, một loại pin có thể duy trì năng lượng trong thời gian dài sẽ luôn có lợi thế vượt trội.
Hoa Kỳ từng dẫn đầu về đổi mới pin hạt nhân trong suốt 70 năm qua, với loại pin chạy bằng bức xạ hạt nhân đầu tiên xuất hiện từ những năm 1950. Tuy nhiên, trong thế kỷ 21, Trung Quốc đã trở thành quốc gia tiên phong trong lĩnh vực này. Các loại pin hạt nhân mới giúp cung cấp năng lượng liên tục trong nhiều thập kỷ mà không cần sạc lại, mở ra tiềm năng cho các lĩnh vực như công nghệ rô-bốt thông minh và thám hiểm không gian sâu. Đầu năm 2024, công ty Betavolt của Trung Quốc đã giới thiệu pin hạt nhân BV100, có kích thước bằng đồng xu và sử dụng Nickel-63 làm nguồn phóng xạ, với tuổi thọ ước tính lên đến 50 năm. Đặc biệt, loại pin này không chỉ là sản phẩm thử nghiệm mà đã bước vào giai đoạn sản xuất hàng loạt, hướng đến ứng dụng trong y tế, hàng không vũ trụ và thậm chí là điện thoại thông minh.
Cách thức hoạt động của pin hạt nhân
Pin hạt nhân không đơn thuần là một nguồn năng lượng thông thường, mà nó tận dụng quá trình phân rã phóng xạ để tạo ra dòng điện. Một số nguyên tố như urani có hạt nhân không ổn định và tự động phát ra năng lượng. NASA từng phát triển máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ, chuyển nhiệt từ phân rã phóng xạ thành điện năng.Công nghệ hiện đại đã đưa pin betavoltaic lên một tầm cao mới. Loại pin này hoạt động theo nguyên tắc tương tự pin mặt trời, nhưng thay vì ánh sáng, nó sử dụng bức xạ beta. Các electron tốc độ cao bắn vào chất bán dẫn đặc biệt, tạo ra dòng điện nhỏ nhưng ổn định. Nhờ khả năng che chắn bằng một lớp nhôm mỏng, pin betavoltaic cũng được đánh giá là an toàn. Mặc dù công suất không cao bằng pin nhiệt điện của NASA, nhưng chúng có thể duy trì năng lượng trong hàng chục, thậm chí hàng trăm năm, tùy thuộc vào vật liệu phóng xạ sử dụng.
Xu hướng phát triển pin hạt nhân
Pin betavoltaic có tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là các thiết bị yêu cầu nguồn năng lượng ổn định trong thời gian dài như tàu thám hiểm vũ trụ, cảm biến biển sâu hay máy tạo nhịp tim. Khi thế giới hướng đến giảm phát thải carbon và phụ thuộc ngày càng nhiều vào các thiết bị thông minh, pin hạt nhân có thể trở thành giải pháp thay thế đầy hứa hẹn.Trung Quốc không phải là quốc gia duy nhất nghiên cứu công nghệ này. Đại học Sư phạm Tây Bắc Trung Quốc gần đây đã công bố một loại pin hạt nhân carbon-14 có thể sử dụng đến 100 năm. Mỹ cũng đang đẩy mạnh phát triển pin betavoltaic, với City Labs tại Florida nhận được tài trợ từ NIH để sản xuất pin dành cho máy tạo nhịp tim. Công ty này sử dụng tritium thay vì Nickel-63, cung cấp tuổi thọ lên đến 20 năm.
Ngoài ra, nhiều quốc gia và công ty khác cũng đang tham gia cuộc đua, bao gồm Arkenlight (Anh) với pin carbon-14 từ chất thải hạt nhân, hay Kronos Advanced Technologies Inc và Yasheng Group (Mỹ) hợp tác phát triển công nghệ pin hạt nhân.
Sự xuất hiện của pin hạt nhân với tuổi thọ hàng chục năm có thể thay đổi cục diện nhiều ngành công nghiệp. Với bước tiến của Trung Quốc và sự tham gia ngày càng nhiều của các quốc gia khác, công nghệ này hứa hẹn sẽ tạo ra một cuộc cách mạng trong tương lai gần. (popularmechanics)
