18/Jun/05

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Baterías atómicas para un futuro tecnológico

El escenario típico para un futuro tecnológico requiere de millones de dispositivos de radio de baja potencia repartidos en los ambientes en que nos movemos: desde el piso de la factoría o los implantes médicos, a los dispositivos inteligentes en campos de batalla. Pero todo esto necesita baterías para funcionar. Científicos de la Universidad de Rochester presentaron una opción basada en el decaimiento de un isótopo radiactivo.

(Technology Review) Las opciones para brindar energía a una miríada de pequeños dispositivos de radio de baja potencia pueden contarse con los dedos de una mano. Las baterías químicas son la primera opción a considerar, pero debido a su corta e impredecible vida útil, se necesitaría reemplazarlas regularmente. Las céldas de combustible y las celdas solares requieren poco mantenimiento, pero son muy caras para estas aplicaciones modestas de baja potencia, y las últimas requieren además que haya luz solar a pleno.

Una tercera opción, sin embargo, puede proveer una potente —y segura— alternativa. Se llama Direct Energy Conversion Cell (DEC Cell, o en español Celda de Conversión Directa de Energía), y es una batería betavoltaica "nuclear" que puede funcionar por una década basada en los electrones causados por el decaimiento natural de un isótopo radioactivo de tritio.

Este tipo de celda fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Rochester y la empresa (recientemente creada) BetaBatt, en un proyecto descripto en el número del 13 de mayo de Advanced Materials y apoyado económicamente en parte por la National Science Foundation.

Debido a que la vida media del tritio es de 12,3 años (el tiempo en el cual la mitad de su energía radioactiva fue emitida), las celdas DEC podrían proveer una década de potencia para muchas aplicaciones. Claramente, esto podría aportar un beneficio económico, especialmente para aquellas aplicaciones en las cuales el reemplazo de baterías sea altamente inconveniente, como es el caso de las aplicaciones médicas, o en las industrias de minería o petróleo (en este último caso, los sensores pueden estar en lugares peligrosos o de difícil acceso).

Los dispositivos betavoltaicos usan radioisótopos que emiten partículas beta relativamente inofensivas, en lugar de los fotones gama más peligrosos. En realidad, han sido testeadas en laboratorio por más de 50 años, pero generan muy poca potencia para grandes aplicaciones comerciales. Hasta ahora, los betavoltaicos alimentados de tritio, que requieren un blindaje mínimo y no pueden penetrar la piel humana, fueron usados para iluminar carteles de salida y relojes que resplandecen en la oscuridad. Una versión comercial de las celdas DEC podría no tener suficiente sustancia como para alimentar un teléfono celular, pero sí podría alcanzar para sensores o marcapasos.

La clave para hacer a las celdas DEC más viables es incrementar la eficiencia de generación de energía. La solución propuesta consiste en exponer a la mayoría de la superficie reactiva a las partículas, creando una oblea de diodo de silicio porosa donde se han esparcido surcos de un micron de ancho y 40 micrones de profundidad. Cuando el gas radiactivo ocupa estos surcos se crea la máxima oportunidad de favorecer la reacción.

Según los desarrolladores de la técnica, este proceso es fácilmente reproducible y además barato.