Dieser neue Batterietyp hat das Potenzial, Geräte für Tausende von Jahren mit Strom zu versorgen, was ihn zu einer unglaublich langlebigen Energiequelle macht.
Die Batterie nutzt das radioaktive Isotop Kohlenstoff-14, das für seine Verwendung bei der Radiokohlenstoffdatierung bekannt ist, zur Herstellung einer Diamantbatterie.
Mehrere bahnbrechende Anwendungen sind möglich. Biokompatible Diamantbatterien können in medizinischen Geräten wie Augenimplantaten, Hörgeräten und Herzschrittmachern eingesetzt werden, wodurch der Bedarf an Ersatzbatterien und die Belastung der Patienten minimiert werden.
Diamantbatterien könnten auch in extremen Umgebungen – sowohl im Weltraum als auch auf der Erde – eingesetzt werden, wo es nicht sinnvoll ist, herkömmliche Batterien zu ersetzen. Die Batterien könnten aktive Radiofrequenz-Etiketten (RF-Etiketten) versorgen, wenn es darum geht, Geräte auf der Erde oder im Weltraum, wie z.B. Raumschiffe oder Nutzlasten, jahrzehntelang zu identifizieren und zu verfolgen und so die Kosten zu senken und die Lebensdauer zu verlängern.
Professor Tom Scott, Professor für Werkstoffe an der Universität von Bristol, sagte: „Unsere Mikropower-Technologie kann eine ganze Reihe wichtiger Anwendungen unterstützen, von Raumfahrttechnologien und Sicherheitsgeräten bis hin zu medizinischen Implantaten. Wir freuen uns darauf, all diese Möglichkeiten in den nächsten Jahren in Zusammenarbeit mit Partnern aus Industrie und Forschung zu erforschen.“
Die Kohlenstoff-14-Diamantbatterie nutzt den radioaktiven Zerfall von Kohlenstoff-14, der eine Halbwertszeit von 5.700 Jahren hat, um geringe Mengen an Strom zu erzeugen. Sie funktioniert ähnlich wie Sonnenkollektoren, die Licht in Elektrizität umwandeln, aber anstatt Lichtteilchen (Photonen) zu verwenden, fangen sie schnell bewegliche Elektronen aus der Diamantstruktur ein.
„Diamantbatterien bieten eine sichere und nachhaltige Möglichkeit, kontinuierlich Energie im Mikrowattbereich zu liefern. Es handelt sich dabei um eine aufstrebende Technologie, bei der ein hergestellter Diamant verwendet wird, um kleine Mengen von Kohlenstoff-14 sicher zu umschließen“, sagte Sarah Clark, Direktorin des Tritium-Brennstoffkreislaufs bei der UKAEA.
Ein Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren beider Organisationen arbeitete zusammen, um eine Plasmabeschichtungsanlage zu bauen, ein Spezialgerät, das für die Züchtung des Diamanten auf dem Culham Campus der UKAEA verwendet wird.
Diese Entwicklung ist zum Teil das Ergebnis der Arbeit der UKAEA an der Fusionsenergie.
Das in der Fusionsforschung gewonnene Fachwissen trägt dazu bei, die Innovation in verwandten Technologien zu beschleunigen.
Über Fusionsenergie
Wenn ein Gemisch aus zwei Formen von Wasserstoff (Deuterium und Tritium) bei extremen Temperaturen – 10-mal heißer als der Kern der Sonne – erhitzt wird, um ein kontrolliertes Plasma zu bilden, verschmelzen sie zu Helium und setzen Energie frei, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Es gibt mehr als einen Weg, dies zu erreichen. Der Ansatz der UKAEA besteht darin, dieses heiße Plasma mit Hilfe starker Magneten in einer ringförmigen Maschine, einem sogenannten Tokamak, zu halten und dann diese Hitze zur Stromerzeugung zu nutzen, ähnlich wie in bestehenden Kraftwerken.
Die an der Universität von Bristol durchgeführte Kohlenstoff-14-Diamantforschung wurde über die Open Space Innovation Platform(https://ideas.esa.int) als Co-Sponsored Early Technology Development ausgewählt und im Rahmen des Discovery-Programms der Europäischen Weltraumorganisation durchgeführt und finanziert.