Daegu Gyeongbuk Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden (DGIST) bir ekip, geleceğin enerji çözümleri arasında gösterilen uzun ömürlü bir nükleer pil tasarımıyla dikkatleri üzerine çekti. Karbon-14 izotopu ile yüksek iletkenliğe sahip perovskit malzemelerin birleşiminden oluşan bu yeni sistem, şarj gereksinimini ortadan kaldırırken, küçük cihazlar için sürekli enerji kaynağı sunmayı hedefliyor.
Karbon-14 ve Perovskit Bir Araya Geldi
“Perovskit betavoltaik hücre” olarak adlandırılan bu yeni pil teknolojisi, karbon-14’ün doğal radyoaktif bozunmasından yayılan enerjiyi elektrik üretimine dönüştürüyor. Karbon-14, perovskit yapılarla etkileşime girerek yüksek verimli bir enerji dönüşüm süreci sağlıyor. Bu yaklaşım sayesinde elektron akışında benzer sistemlere kıyasla 56.000 katlık bir artış sağlandığı ifade ediliyor.
Yapılan testlerde cihazın, herhangi bir dış kaynağa bağlı olmadan kesintisiz olarak dokuz saat boyunca çalıştığı bildirildi. Bu etkileyici performans, sistemin sürdürülebilirliği açısından umut verici veriler sunuyor.
Gelişmiş Malzemelerle Maksimum Performans
Pilin yapımında, karbon-14 nanoparçacıkları ve kuantum noktaları, özel katkılarla geliştirilmiş perovskit ince filmlerle bütünleştirildi. Metilamonyum klorür ve sezyum klorür gibi katkı maddeleri, kristal yapıların daha düzenli oluşmasına olanak sağlayarak, elektrik yüklerinin daha etkin biçimde taşınmasını mümkün kılıyor.
Biyolojik Açıdan Güvenli ve Ekonomik
Betavoltaik sistemler, radyoaktif bozunma sırasında ortaya çıkan beta ışınlarını kullanarak elektrik üretir. Bu ışınlar, insan cildini geçemeyecek kadar düşük enerjili olduğundan, sistem biyolojik güvenlik açısından herhangi bir risk taşımıyor. Üstelik karbon-14, nükleer reaktör atıklarından elde edilebildiği için maliyet açısından da avantajlı ve geri dönüştürülebilir bir kaynak olarak öne çıkıyor.
Karbon-14’ün yavaş bozunma özelliği, bu tip pillerin onlarca yıl boyunca enerji üretmesini mümkün kılarken, teorik olarak yüzlerce yıl dayanma potansiyelinin bulunduğu da ifade ediliyor.
Elektron Akışını Tetikleyen Özel Sistem
Enerji verimliliğini daha da yukarı çekmek amacıyla, güneş pillerinde sıklıkla tercih edilen titanyum dioksit yarı iletkeni bu sistemde de kullanıldı. Bu yarı iletken, rutenyum bazlı özel bir boya ile desteklendi. Beta ışınları bu boya molekülleriyle temas ettiğinde, zincirleme bir elektron hareketi başlıyor ve oluşan “elektron çığı”, titanyum dioksit tarafından toplanarak elektrik üretim süreci başlatılıyor.
Geliştirilen bu hibrit yapı sayesinde, gelecekte şarj ihtiyacını ortadan kaldıran, düşük maliyetli ve uzun ömürlü enerji çözümleri hayatımızın ayrılmaz parçası haline gelebilir.