Una batería que dura 25 años

Unas baterías nucleares de larga vida, que obtienen su energía a partir de unos isótopos del hidrógeno, están siendo puestas a prueba para su uso en aplicaciones militares.

Potencia nuclear: El paquete dentro de esta batería isotópica contiene capas de carburo de silicio y láminas de metal en las que se ha insertado tritio, un isótopo radioactivo. Cuando los electrones de alta energía emitidos por la descomposición del tritio alcanzan al carburo de silicio, se produce una corriente eléctrica que abandona la célula a través de las clavijas metálicas. Estas baterías están diseñadas para durar 25 años.

Las baterías que cosechan energía a partir de la descomposición nuclear de los isótopos son capaces de producir voltajes de corriente muy bajos y durar durante décadas sin tener que ser reemplazadas. Una nueva versión de este tipo de baterías, llamadas betavoltaicas, está siendo desarrollada por una compañía con sede en Ithaca, Nueva York, y puesta a prueba por Lockheed Martin. Las baterías tienen el potencial de servir como suministro de energía para los circuitos eléctricos que protegen a los misiles y los aviones militares contra los intentos de intromisión mediante la destrucción de la información almacenada en los sistemas, o mediante el envío de una señal de alarma a un centro militar. Se espera que las baterías puedan durar 25 años. La compañía, llamada Widetronix, también está trabajando junto a fabricantes de dispositivos médicos para desarrollar baterías para dispositivos médicos implantables que puedan durar décadas.
Las baterías de Widetronix funcionan a partir de la descomposición en electrones de alta energía de un isótopo del hidrógeno llamado tritio. Aunque las células solares utilizan semiconductores como el silicio para capturar la energía de los fotones en la luz solar, las células betavoltaicas utilizan un semiconductor para capturar la energía de los electrones producidos durante la descomposición nuclear de los isótopos. Este tipo de descomposición nuclear se denomina “descomposición beta,” debido al tipo de electrones de alta energía, llamados partículas beta, que se producen. El ciclo de vida útil de los dispositivos betavoltaicos depende de las vidas medias, desde unos pocos años hasta 100 años, de los radioisótopos de los que obtienen su energía. Para construir una batería que dure 25 años a partir del tritio, que tiene una vida media de 12,3 años, Widetronix carga el paquete con el doble de tritio del que se necesita inicialmente. Estos dispositivos pueden soportar condiciones más duras que las baterías químicas. Esto, junto a sus largas vidas, es lo que hace que los dispositivos betavoltaicos sean tan atractivos como fuente de energía para los implantes médicos y para las detecciones militares remotas en ambientes extremadamente calientes y fríos.
El concepto de los dispositivos betavoltaicos tiene alrededor de 50 años de edad. Los primeros marcapasos utilizaban tecnología betavoltaica basada en el elemento radioactivo conocido como prometio, aunque este tipo de dispositivos se dejaron de usar una vez se empezaron a desarrollar las baterías de litio-ion. La tecnología está resurgiendo, afirma Peter Cabauy, director general de otra compañía betavoltaica, City Labs, con sede en Miami, puesto que los materiales semiconductores han mejorado muchísimo. Los materiales semiconductores iniciales no eran lo suficientemente eficientes a la hora de convertir los electrones de la descomposición beta en corriente utilizable, por lo que tenían que usar isótopos de energía más alta, más caros—y potencialmente más peligrosos. Los materiales semiconductores más eficientes se pueden emparejar con isótopos relativamente benignos tales como el tritio, que produce una débil radiación.
Las baterías de Widetronix están hechas de una lámina metálica impregnado con isótopos de tritio y un delgado chip de carburo de silicio semiconductor, capaz de convertir en corriente eléctrica el 30 por ciento de las partículas beta que lo golpean. “El carburo de silicio es muy robusto, y cuando lo hacemos más delgado, se vuelve flexible,” afirma el director general de Widetronix, Jonathan Greene. “Al apilar chips y laminas en un paquete de un centímetro cuadrado y dos décimas de centímetro de alto, obtenemos un producto de un microvatio.” El prototipo que está siendo puesto a prueba por Lockheed Martin produce 25 nanovatios de potencia.
Los dispositivos betavoltaicos no son demasiado potentes. Su potencia no es ni mucho menos suficiente como para alimentar un ordenador portátil o un teléfono móvil. Sin embargo su densidad de energía es alta: almacenan mucha energía en películas de sólo unos micrómetros de grosor y se pueden fabricar en paquetes muy pequeños. “Nos estamos enfocando en lugares donde se necesite una gran duración vital y densidad de energía,” afirma Greene.