50 yıllık ömrü olan pil gerçek olabilir mi?

Bu, sadece teknoloji meraklılarını değil, aynı zamanda sürdürülebilir enerji çözümlerine odaklanan herkesi ilgilendiriyor. Peki ama bu pil gerçekten var mı ve vaat ettiği performansı sunabilir mi? Bu sorunun cevabı, geleceğin enerji depolama yöntemleri üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir.

Cep telefonunuzu bir daha asla şarj etmek zorunda kalmamanız ne kadar harika olurdu, değil mi? Bir süre önce, BetaVolt adında bir şirketin, 50 yıl sürecek bir “nükleer pil” geliştirdiğini söylemesiyle birçok kişinin aklından geçen buydu. Peki, bu gerçek mi? Evet, gerçek. Peki ya bu sonsuza kadar gidecek telefonlardan birini yakında satın alabilecek misiniz? Ne yazık ki, muhtemelen hayır, çünkü fizik kuralları buna izin vermiyor. Nedenini inceleyelim.

Tüm piller aynı işi yapar: Bir tür iş yapmak için elektrik akımı üretirler. Ancak enerji bedava değildir. Eğer bu iş Bluetooth hoparlörlerinizde müzik çalmaksa, enerjisi azalan bir şeyler olmalıdır. Klasik bir AA pilinde, akımı üretmek için bir kimyasal tepkime vardır. Bu kimyasal tepkime sonsuza kadar sürmez, bu yüzden pil sonunda ölür.

Nükleer bir pilde, güç kaynağı bir parça radyoaktif malzemedir ve kaynak artık radyoaktif olmadığı sürece, Energizer hızlı bir şekilde çalışmaya devam eder. (bu sonsuza kadar değil, ama var olan çalışma süresine oranla çok daha uzun). Aslında bu teknoloji yeni değil. 1977’de fırlatılan Voyager 1 uzay sondasında bir nükleer pil var. Şu anda 15 milyar milden fazla uzakta ve hala biraz enerjisi var. Bu oldukça iyi bir menzil!

Voyager’da kullanılan özel tür, radyoizotop termoelektrik jeneratör adını taşır, ki bu temelde bir kutu içinde bir parça plütonyum için oldukça uzun bir isim. Plütonyum çürüdükçe, kütleyi enerjiye dönüştürür, ısı üretir. Eğer üzerine katı hal bir cihaz yerleştirirseniz, sıcak ve soğuk metaller arasındaki sıcaklık farkı voltaj üretir ve bir elektrik akımının akmasına neden olur.

Sadece bir sıcaklık farkının elektrik üretebiliyor olması biraz çılgınca, ancak bunu evde bakır tel ve bir ataç kullanarak (plütonyum olmadan) bir ucunu buzlu suya diğer ucunu sıcak suya batırarak deneyebilirsiniz. Bu tür bir güç kaynağı, hareketli parçaları olmadığı için bozulmayacak ve onlarca yıl sürecek şekilde uzay yolculukları için harika.

Günümüze gelindiğinde ise, BetaVolt tarafından duyurulan bu yeni pil, betavoltaik üretim adı verilen farklı bir teknoloji kullanıyor. Termal enerjiyi kullanmak yerine, radyoaktif bir nikel izotopundan fırlatılan elektronları, beta parçacıkları olarak bilinenleri, bir elektrik devresi oluşturacak şekilde yakalar. Birkaç katman nikel, yarı iletken olarak görev yapan elmas plakaları arasına sıkıştırılmıştır. Burada üzerinde durulacak bir sürü ilginç konu var, hadi detaylarına inelim.

Radyoaktif Bozulma Nedir?

Nikel-63, elementin kararlı versiyonu olan nikel-58’in bir izotopudur. O sayı, atomun çekirdeğindeki proton ve nötronların toplam sayısı olan atomik ağırlıktır. Nikel-63, beş fazladan nötrona sahiptir, bu da onu kararsız yapar. Zamanla, bu fazladan nötronlardan biri bir protona dönüşür ve yeni bir elektron üretir. Bir fazladan protonla, atom artık periyodik tablodaki bir sonraki element olan bakır-63 olur. Bu nükleer reaksiyon enerji üretir, elektronu yüksek hızda atomun dışına fırlatır.

Radyoaktif bozulma oranının sabit olmadığını bilmek önemlidir; mevcut malzemenin atom sayısına bağlıdır, bu yüzden elektron üretimi zamanla üssel olarak azalır. Nikel-63’ün durumunda, atomların yarısı yaklaşık 96 yıl içinde bozulur.