En el mundo de las baterías, la duración es fundamental. Ya sea en el dispositivo portátil más pequeño o proporcionando energía de respaldo para la red eléctrica, una batería que ofrezca energía confiable por más tiempo siempre superará a la competencia, figurativa y literalmente. Estados Unidos lideró la innovación en baterías nucleares durante los últimos 70 años, e incluso desarrolló la primera batería que funcionaba con radiación nuclear en la década de 1950. Pero en el siglo XXI, China se ha convertido en el campeón indiscutible de las baterías nucleares, que hacen posible alimentar proyectos durante décadas sin necesidad de recargar.
En el ámbito de la tecnología de baterías, la longevidad reina suprema. Una batería que puede proporcionar energía de manera confiable durante períodos prolongados supera a sus rivales, tanto figurativa como literalmente.
Estados Unidos inicialmente encabezó la innovación en tecnología de baterías nucleares, incluso desarrollando la primera batería nuclear alimentada por radiación en la década de 1950. Sin embargo, el siglo XXI ha visto a China emerger como la fuerza dominante en el desarrollo de baterías nucleares. Estas baterías, capaces de alimentar dispositivos durante décadas sin necesidad de recarga, tienen el potencial de sustentar industrias enteras que aún no hemos concebido, como la cibernética y la exploración espacial profunda.
A principios de 2024, la empresa china Betavolt presentó la BV100, una batería nuclear del tamaño de una moneda. Esta batería utiliza Níquel-63 como su fuente radiactiva y presume una vida útil estimada de 50 años. Además, esto no es simplemente un experimento de laboratorio; ya está en producción masiva, destinada a alimentar diversas tecnologías, incluidos dispositivos médicos, equipos aeroespaciales y futuros teléfonos inteligentes.
Para muchos, una mayor duración de la batería es simplemente una cuestión de conveniencia. Sin embargo, en ciertas aplicaciones, la duración de la batería comparable a la vida humana es fundamental. La exploración espacial a largo plazo y las intervenciones médicas que salvan vidas pueden ser imposibles sin baterías tan duraderas, que aprovechan la energía de una fuente de radiación. Los elementos radiactivos, como el uranio, tienen núcleos atómicos inestables que liberan energía espontáneamente.
Existen varios métodos para capturar esta energía. En las décadas de 1950 y 1960, la NASA desarrolló generadores termoeléctricos de radioisótopos que convertían el calor de la desintegración radiactiva natural en energía utilizable.
Una nueva generación de baterías ahora puede capturar energía de las partículas beta, que son electrones o positrones emitidos desde los núcleos atómicos durante la desintegración radiactiva. Este proceso es similar a los fotones que inciden en un panel solar, pero en este caso, la radiación beta bombardea un semiconductor especialmente diseñado. Betavolt emplea este método para alimentar sus baterías.
Las baterías betavoltaicas constan de dos componentes: un emisor radiactivo y un absorbedor semiconductor. A medida que el emisor se desintegra naturalmente, los electrones de alta velocidad (partículas beta) golpean el absorbedor, generando un par “electrón-hueco”. Esto crea un suministro pequeño, pero estable, de corriente eléctrica utilizable. Debido a que las partículas beta pueden ser bloqueadas por una fina lámina de aluminio, las baterías betavoltaicas son seguras.
Si bien no generan tanta energía como el método termoeléctrico de la NASA, estas “baterías betavoltaicas” pueden proporcionar pequeñas cantidades de energía confiable durante potencialmente hasta un siglo, o incluso más, dependiendo de la vida media del material. Si bien es posible que no reemplace a la ubicua batería de iones de litio, la larga vida útil de la batería betavoltaica y su capacidad para operar en condiciones extremas la hacen ideal para rovers planetarios, sensores de aguas profundas y marcapasos. Esencialmente, es perfecta para cualquier aplicación donde el reemplazo frecuente de la batería no sea deseable. Las baterías nucleares serán cada vez más relevantes a medida que el mundo continúe descarbonizándose y dependa más de sensores inteligentes y dispositivos conectados a Internet. Varios países, incluidos China, Estados Unidos, Corea del Sur y los de Europa, están persiguiendo activamente el desarrollo de baterías betavoltaicas.
Betavolt no es la única empresa con sede en China que está haciendo avances en la tecnología de baterías nucleares. La Universidad Normal del Noroeste en Gansu, China, anunció recientemente su propia batería nuclear a base de carbono con una vida útil potencial de hasta 100 años. Aunque el carbono-14, la base de esta batería, es extremadamente raro, el South China Morning Post informó que China tiene un reactor comercial de carbono-14 en Zhejiang. Imitando su manual fotovoltaico para la energía solar, China está construyendo toda la cadena de suministro para estos dispositivos dentro de sus fronteras.
Si bien China está a la vanguardia, el resto del mundo se esfuerza por ponerse al día. En Estados Unidos, City Labs, con sede en Miami, Florida, está desarrollando activamente microelectrónica basada en betavoltaica para misiones espaciales. En noviembre de 2024, la compañía recibió una financiación significativa de los NIH para desarrollar baterías betavoltaicas de larga duración para marcapasos. La baja profundidad de penetración de las partículas beta permite que se protejan fácilmente del cuerpo. En lugar de Níquel-63, la batería de City Labs utiliza tritio, que se espera que proporcione una vida útil de la batería de 20 años. Siguiendo el ejemplo de China, la compañía también cree que la cadena de suministro de Estados Unidos puede respaldar la producción de las baterías. Peter Cabauy, director ejecutivo de City Lab, dijo a Chemistry World que la producción escalable de tritio es factible porque los laboratorios y las empresas nacionales están allanando el camino.
City Lab en realidad desarrolló la primera batería betavoltaica exitosa del mundo, la “Betacel”, en la década de 1970. Sin embargo, la vida útil relativamente limitada de la batería en ese momento, junto con la creciente estigmatización nuclear en Estados Unidos, relegó las baterías betavoltaicas a la investigación de laboratorio. Ahora, el panorama está cambiando.
City Lab no está solo en sus esfuerzos. Dos empresas con sede en Estados Unidos, Kronos Advanced Technologies Inc y Yasheng Group, anunciaron una asociación conjunta para perseguir la tecnología de baterías nucleares el año pasado. El Reino Unido se unió a la carrera betavoltaica en septiembre de 2024 cuando Arkenlight desarrolló su primera batería de carbono-14, hecha de residuos nucleares.
Es fácil imaginar cómo una batería que realmente dure revolucionará varias tecnologías. Sin embargo, la presentación de la batería de 50 años de Betavolt el año pasado sirvió como una llamada de atención para empresas, laboratorios y gobiernos de todo el mundo. Más de 70 años después de que Estados Unidos desarrollara la primera batería betavoltaica del mundo, parece que el momento de esta tecnología finalmente ha llegado.
Sin embargo, es posible que Estados Unidos no sea el que lidere la carga.
Las baterías nucleares, capaces de suministrar energía durante décadas sin recarga, están resurgiendo, con China a la vanguardia de la innovación, especialmente con la BV100 de Betavolt, con una vida útil de 50 años. Los avances en la tecnología betavoltaica, que utiliza la desintegración radiactiva para generar electricidad, han despertado un renovado interés global, impulsado por aplicaciones potenciales en la exploración espacial, dispositivos médicos y más allá. Países como EE. UU., Corea del Sur y el Reino Unido compiten por alcanzar a China, lo que indica una posible revolución en las fuentes de energía y la necesidad crítica de asegurar las cadenas de suministro nacionales para esta tecnología transformadora.
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