Các nhà khoa học Trung Quốc vừa công bố một bước tiến mới trong lĩnh vực pin hạt nhân, hứa hẹn mang lại nguồn năng lượng bền bỉ và ổn định cho các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt. Nhóm nghiên cứu, dẫn đầu bởi Tiến sĩ Haisheng San từ Đại học Hạ Môn và Tiến sĩ Xin Li từ Viện Năng lượng Nguyên tử Trung Quốc, đã phát triển một loại tế bào quang điện vô tuyến strontium-90 (RPVC) có cấu trúc tập trung ánh sáng dạng sóng dẫn (WLC) độc đáo.
Theo các nhà nghiên cứu, các hệ thống năng lượng truyền thống như pin hóa học, pin nhiên liệu và pin quang điện thường gặp khó khăn trong việc duy trì độ tin cậy cao trong thời gian dài, đặc biệt là khi hoạt động trong không gian hoặc dưới đáy biển sâu. Những môi trường này đòi hỏi các thiết bị phải có độ bền cao, hoạt động liên tục và không cần bảo trì, điều mà các công nghệ hiện tại khó đáp ứng.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã tích hợp sóng dẫn phát sáng GAGG:Ce (gadolinium aluminum gallium garnet pha cerium) xếp chồng nhiều lớp với đồng vị phóng xạ strontium-90. GAGG:Ce là một chất nhấp nháy tinh thể đơn, nổi tiếng với khả năng phát hiện photon và độ sáng vượt trội, với đỉnh phát xạ ở mức 520 nanomet. Hệ thống này hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng phóng xạ thành ánh sáng, sau đó hướng ánh sáng này vào tế bào quang điện để tạo ra điện năng.
Kết quả thử nghiệm cho thấy đơn vị RPVC mới đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên tới 2,96%, cao hơn đáng kể so với các thiết kế RPVC hiện có. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu cũng thu được công suất 48,9 microwatt (μW) từ một đơn vị duy nhất, và phiên bản đa module đạt mức 3,17 milliwatt (mW). Nguyên mẫu này cũng tạo ra dòng điện mạch ngắn 2,23 milliampe (mA) và điện áp mạch hở 2,14 volt (V).
Để đánh giá độ bền của thiết bị, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng quá trình sử dụng lâu dài bằng cách chiếu xạ RPVC bằng chùm electron tương đương với 50 năm phơi nhiễm bức xạ. Kết quả cho thấy hiệu suất quang học của thiết bị chỉ giảm 13,8%, chứng tỏ khả năng hoạt động ổn định trong thời gian dài.
Các nhà khoa học khẳng định rằng RPVC dựa trên WLC có thể đạt được cả công suất cao và độ ổn định lâu dài, đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc thúc đẩy ứng dụng của pin hạt nhân. Hệ thống này giảm thiểu thất thoát năng lượng bằng cách tập trung trực tiếp ánh sáng từ chất nhấp nháy vào tế bào quang điện, mà không cần các bộ phận chuyển động hoặc nguồn năng lượng bên ngoài.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ tập trung vào việc giải quyết các thách thức liên quan đến sản xuất hàng loạt và giảm chi phí của đồng vị phóng xạ strontium-90. Chi tiết về nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Light: Science & Applications.
Admin
Nguồn: VnExpress
