Cientistas da Universidade de Xiamen (XMU) apresentaram uma bateria atômica promissora com vida útil de mais de 50 anos. O envelhecimento artificial do elemento experimental demonstrou uma redução de desempenho de cerca de 13% nesse período, o que a torna muito procurada para fontes de energia autônomas no espaço e nos cantos mais remotos do nosso planeta.
Fonte da imagem: Light: Science & Applications 2025
O novo elemento utiliza o fenômeno da cintilação — o brilho espontâneo do material sob a influência da radiação. Os flashes de luz que surgem no material de trabalho (cintilante) são recebidos por células fotoelétricas incorporadas ao elemento, que geram eletricidade. Uma vez montado, o elemento gerará corrente por anos, sem necessidade de substituição por décadas. Isso é necessário para alimentar equipamentos de bordo de naves espaciais, sensores e sinalização no oceano, bem como para equipamentos de navegação e meteorologia em pontos remotos.
Atualmente, as mais populares são as fontes de corrente atômica (radioisótopos) baseadas na conversão de calor em eletricidade (RTG), mas são bastante grandes. Os elementos radiofotovoltaicos podem ser mais compactos e, ao mesmo tempo, mais eficientes, embora sejam inferiores aos RTGs em termos de potência gerada. Ao mesmo tempo, há demanda por ambos os tipos de soluções.
A nova bateria atômica chinesa (RPVC) é baseada em estrôncio-90. Uma estrutura de guia de ondas (WLC) é desenvolvida para concentrar a luz nas células fotovoltaicas internas. A substância cintilante é combinada com guias de ondas montados em um sistema multicamadas. Essa abordagem permite aumentar a potência da fonte de RPVC simplesmente adicionando camadas. A granada de gadolínio-alumínio-gálio dopada com cério (GAGG:Ce) é usada como material para cintilação e guias de ondas.
GAGG:Ce é um cintilador monocristalino conhecido por suas excelentes propriedades de emissão de fótons. É um dos cintiladores mais brilhantes disponíveis, com um comprimento de onda de pico de emissão de 520 nm. A bateria converte energia radioativa em luz, que é então direcionada para células fotovoltaicas que geram eletricidade.
Durante os testes operacionais de um único bloco de RPVC, a eficiência de conversão de energia foi de 2,96%, significativamente superior ao desempenho de projetos similares existentes. A potência gerada por um único bloco atingiu 48,9 μW e, na versão multicamadas, 3,17 mW. O protótipo também demonstrou uma corrente de curto-circuito de 2,23 mA e uma tensão de circuito aberto de 2,14 V.
«Projetamos e fabricamos RPVC que proporciona um equilíbrio entre eficiência e estabilidade, disseram os cientistas. A estrutura WLC proporciona um aumento de três vezes na eficiência de conversão de energia em comparação com as estruturas convencionais de PVC.
Após irradiar o elemento com radiação equivalente a 50 anos de operação da fonte, sua eficiência de conversão óptica diminuiu apenas 13,8%. Isso significa que o elemento pode operar por um período significativamente maior do que a vida útil declarada de 50 anos, o que apenas aumenta o valor do desenvolvimento.