Güney Kore’deki Daegu Gyeongbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden (DGIST) bilim insanları, onlarca yıl şarj edilmeden çalışabilen yeni nesil bir nükleer pil geliştirdi. Profesör Su-Il In liderliğindeki araştırma ekibi, karbon-14 izotopunu ve perovskit maddeleri bir araya getirerek benzersiz bir enerji kaynağı ortaya koydu. Bu hibrit sistemin küçük cihazlar için uzun ömürlü ve güvenli enerji çözümü sunabileceği belirtiliyor.
Perovskit Destekli Yeni Nesil Nükleer Pil Tasarlandı
Araştırma ekibi, geliştirilen bataryada karbon-14 nanoparçacıkları ve kuantum noktaları (14CNP/CQD) elektrot olarak kullandı. Bunlar, iki farklı klor katkılı perovskit filmle birleştirildi. Methylammonium klorür (MACl) ve sezyum klorür (CsCl) ile güçlendirilen bu yapı, kristal kararlılığı artırdı ve elektrik yüklerinin iletimini iyileştirdi. Laboratuvar testlerinde önceki sistemlere kıyasla elektron hareketliliğinde 56.000 kat artış kaydedildi.
Yeni nesil pil, radyoaktif bozunma sırasında yayılan beta parçacıklarını elektriğe dönüştüren betavoltaik prensiple çalışıyor. Beta ışınlarının insan cildini geçememesi ve alüminyum gibi maddelerle kolayca engellenebilmesi teknolojiyi biyolojik açıdan güvenli kılıyor. Profesör In, karbon-14’ün yalnızca beta ışını yayması ve nükleer santrallerin yan ürünü olarak kolay temin edilebilmesi nedeniyle tercih edildiğini ifade etti.
Araştırmacılar, enerji dönüşüm verimliliğini artırmak amacıyla güneş panellerinde sıkça kullanılan titanyum dioksit yarı iletkeni kullandı. Bu yapı, rutenyum bazlı boya ile güçlendirildi ve sitrik asit işlemiyle bağ sağlamlaştırıldı. Beta ışınları boya ile etkileşime girdiğinde bir elektron zincir reaksiyonu tetiklendi. Elde edilen elektronlar, titanyum dioksite iletilerek elektrik akımı oluşturdu.
Pil tasarımında anot ve katot bölümlerine radyokarbon yerleştirilerek daha fazla beta ışını elde edildi ve enerji kaybı azaltıldı. Bu yenilik, daha önce %0.48 olan enerji dönüşüm verimliliğini %2.86’ya çıkardı. Bu oran, önceki tasarımlarla kıyaslandığında önemli bir gelişmeye işaret ediyor.
Henüz lityum-iyon pillerin gerisinde kalan çıkış gücüne rağmen, sistemin dayanıklılığı ve uzun ömürlülüğü oldukça dikkat çekiyor. Profesör In, beta ışını yayıcıların biçimlerinin geliştirilmesi ve daha etkili soğurucular kullanılmasıyla verimliliğin daha da artırılabileceğini belirtti. Araştırma ekibi, bu pillerin ileride kalp pilleri, uzay araçları ve drone’lar gibi alanlarda kullanılabileceğini düşünüyor.
