Trung Quốc gây chấn động với pin hạt nhân mini dùng tới 30 năm không cần sạc

Trung Quốc giới thiệu công nghệ pin hạt nhân thế hệ mới

Một công ty công nghệ tại Trung Quốc vừa thu hút sự chú ý của giới khoa học khi công bố pin hạt nhân (nuclear battery/betavoltaic battery) có khả năng hoạt động liên tục tới 30 năm mà không cần sạc hoặc bảo dưỡng. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ mở ra hướng đi hoàn toàn mới cho các thiết bị điện tử siêu tiết kiệm năng lượng và có thể trở thành đối thủ tiềm năng của công nghệ pin lithium-ion trong một số lĩnh vực chuyên biệt.

Thay vì lưu trữ năng lượng thông qua phản ứng hóa học như pin lithium-ion truyền thống, loại pin mới này tạo ra điện từ sự phân rã phóng xạ của đồng vị Nickel-63, sau đó chuyển đổi thành dòng điện bằng vật liệu bán dẫn kim cương nhân tạo.

Hoạt động liên tục suốt 30 năm

Theo nhà phát triển, pin có tuổi thọ thiết kế lên tới 30 năm mà không cần sạc lại. Sau khi đồng vị phóng xạ phân rã gần hết, pin không tạo ra chất thải hạt nhân nguy hiểm lâu dài mà chủ yếu chuyển thành đồng vị đồng ổn định.

Đây là ưu điểm rất lớn đối với những thiết bị được lắp đặt ở nơi khó tiếp cận hoặc không thể thay pin thường xuyên như:

• Vệ tinh và tàu vũ trụ.
• Thiết bị quân sự.
• Cảm biến công nghiệp.
• Thiết bị y tế cấy ghép.
• Hệ thống giám sát tại vùng cực hoặc đáy biển.

Không phải pin dành cho xe điện

Dù thời lượng sử dụng rất ấn tượng, loại pin này không nhằm thay thế pin lithium-ion trên ô tô điện trong tương lai gần.

Nguyên nhân là bởi công suất phát của pin hạt nhân hiện vẫn rất nhỏ. Các nguyên mẫu hiện nay chỉ tạo ra công suất ở mức microwatt đến milliwatt, đủ cho các thiết bị tiêu thụ điện cực thấp nhưng hoàn toàn không đáp ứng được nhu cầu của xe điện, điện thoại hay laptop.

Nói cách khác, đây là công nghệ hướng tới nguồn điện siêu bền, chứ không phải nguồn điện công suất lớn.

Lợi thế so với pin lithium-ion

Nếu tiếp tục được hoàn thiện, pin hạt nhân có nhiều ưu điểm đáng chú ý:

• Không cần sạc trong hàng chục năm.
• Hoạt động ổn định trong môi trường khắc nghiệt từ nhiệt độ rất thấp đến rất cao.
• Không xảy ra hiện tượng chai pin như pin lithium-ion.
• Không phụ thuộc vào nguồn điện để sạc.
• Kích thước rất nhỏ, phù hợp với các thiết bị siêu mini.

Đặc biệt, việc không sử dụng lithium cũng giúp giảm áp lực lên chuỗi cung ứng khoáng sản đang ngày càng cạnh tranh trên toàn cầu.

Những hạn chế vẫn còn rất lớn

Bên cạnh các ưu điểm, công nghệ này vẫn đối mặt với nhiều thách thức:

• Công suất cực thấp.
• Chi phí sản xuất cao.
• Quy trình chế tạo phức tạp.
• Liên quan đến vật liệu phóng xạ nên chịu sự quản lý nghiêm ngặt.
• Khó mở rộng cho các ứng dụng tiêu thụ nhiều điện năng.

Do đó, các chuyên gia nhận định pin hạt nhân sẽ bổ sung chứ chưa thể thay thế pin lithium-ion trong tương lai gần.

Cuộc đua công nghệ pin đang bước sang giai đoạn mới

Trong bối cảnh ngành năng lượng toàn cầu tìm kiếm các giải pháp thay thế lithium, nhiều công nghệ mới đang được phát triển như:

• Pin natri-ion.
• Pin thể rắn.
• Pin lithium-lưu huỳnh.
• Pin kim loại-không khí.
• Pin hạt nhân betavoltaic.

Mỗi công nghệ đều hướng tới một mục tiêu khác nhau, từ giảm chi phí, tăng mật độ năng lượng cho tới kéo dài tuổi thọ. Vì vậy, thay vì một công nghệ duy nhất thay thế hoàn toàn pin lithium-ion, tương lai nhiều khả năng sẽ là sự tồn tại song song của nhiều loại pin, phục vụ các nhu cầu khác nhau.

Triển vọng trong tương lai

Việc Trung Quốc giới thiệu pin hạt nhân có tuổi thọ lên tới 30 năm cho thấy cuộc đua đổi mới công nghệ lưu trữ năng lượng đang diễn ra rất mạnh mẽ. Dù chưa thể cạnh tranh trực tiếp với pin lithium-ion trong xe điện hay thiết bị điện tử tiêu dùng, công nghệ này có tiềm năng tạo ra bước đột phá ở các lĩnh vực đòi hỏi nguồn điện siêu bền và độ tin cậy cao.

Nếu công suất tiếp tục được cải thiện và chi phí sản xuất giảm trong những năm tới, pin hạt nhân có thể trở thành một trong những công nghệ chiến lược, góp phần định hình thế hệ thiết bị thông minh và hệ thống năng lượng của tương lai.