China ha desarrollado una diminuta batería de carbono-14 diseñada para producir electricidad durante periodos extraordinariamente largos sin necesidad de recarga. Su potencia actual es insuficiente para un teléfono o un automóvil, pero precisamente ahí está lo interesante: esta tecnología no pretende competir con las baterías de litio, sino alimentar dispositivos que necesiten funcionar durante décadas —o potencialmente mucho más— sin mantenimiento.
Imaginar una batería que pueda seguir generando electricidad cuando hayan transcurrido siglos parece una tecnología reservada para la ciencia ficción. Sin embargo, investigadores de la Northwest Normal University, junto con la empresa china Gansu Zhulong Technology, han presentado Qianjiyuan Tianshu, una batería nuclear de nueva generación basada en carbono-14. (South China Morning Post)
El dato más espectacular es también el que puede llevar a confusión: el carbono-14 utilizado como fuente energética tiene una vida media de aproximadamente 5.730 años. Pero esta batería no está diseñada para cargar teléfonos durante milenios. Su potencia máxima actual es de apenas 1,13 microvatios.
Y esa aparente debilidad es precisamente lo que permite entender para qué podría servir realmente.
Una batería que obtiene electricidad de la desintegración nuclear
Una batería convencional depende de reacciones químicas para almacenar y liberar energía. Qianjiyuan Tianshu funciona de una manera completamente diferente.
Su fuente es carbono-14, un isótopo radiactivo que se desintegra lentamente y emite partículas beta. Esas partículas alcanzan un semiconductor de carburo de silicio (SiC), donde su energía se convierte directamente en electricidad.
El principio puede compararse, de forma simplificada, con una célula solar. Una placa fotovoltaica transforma la energía de los fotones procedentes de la luz; una batería betavoltaica aprovecha la energía liberada durante la desintegración radiactiva.
La gran diferencia es que aquí no hace falta Sol, combustible externo ni una conexión periódica a un cargador.
Mientras el isótopo continúe desintegrándose, existe una fuente interna capaz de seguir proporcionando energía.
5.730 años no significa que la batería vaya a sobrevivir intacta todo ese tiempo
Aquí existe un matiz fundamental.
Los 5.730 años corresponden aproximadamente a la vida media del carbono-14. Eso significa que, transcurrido ese periodo, aproximadamente la mitad de los átomos originales del isótopo todavía permanecerían sin desintegrarse.
No significa que dentro de 5.730 años podamos encontrar esta batería funcionando exactamente como el primer día.
El semiconductor, encapsulado, circuitos y demás componentes también envejecen y tendrían que demostrar una durabilidad extraordinaria. Por eso resulta más correcto hablar de una fuente energética con potencial de funcionamiento durante periodos extremadamente largos que de una batería garantizada durante milenios.
Su problema es enorme: produce apenas 0,00000113 vatios
La cifra pone rápidamente las cosas en perspectiva.
El dispositivo alcanza una potencia máxima de 1,13 microvatios, equivalente a 0,00000113 vatios, con un voltaje de 2,06 V y un volumen efectivo de aproximadamente 16,8 centímetros cúbicos.
Eso descarta, por ahora, algunas de las aplicaciones que inevitablemente aparecen cuando escuchamos hablar de una batería que puede durar miles de años.
No servirá para alimentar un automóvil eléctrico.
Tampoco sustituirá la batería de un smartphone.
Ni mantendrá funcionando una computadora portátil.
Pero intentar compararla con una batería de litio convencional sería perder de vista el verdadero propósito de esta tecnología.
Hay dispositivos donde un microvatio durante años puede ser mucho más valioso que cientos de vatios durante horas
Existen sistemas electrónicos cuyo principal problema no es obtener mucha energía, sino conseguir una cantidad diminuta de electricidad durante muchísimo tiempo.
Sensores instalados en lugares remotos, instrumentos científicos en regiones polares, dispositivos submarinos, determinados implantes médicos y equipos espaciales pueden resultar extremadamente difíciles o costosos de mantener.
En esos escenarios, sustituir una batería puede significar enviar técnicos al fondo del océano, realizar una intervención médica o lanzar una misión espacial.
Una fuente que entregue muy poca energía pero pueda hacerlo continuamente durante décadas cambia por completo esa ecuación. El propio equipo apunta a aplicaciones médicas, aeroespaciales, polares, submarinas y en operaciones no tripuladas. (South China Morning Post)
La verdadera noticia está en cuánto ha mejorado respecto a la primera generación
Qianjiyuan Tianshu no apareció de la nada. Es la evolución del prototipo Zhulong-1 presentado anteriormente por el mismo equipo.
Y las diferencias son importantes.
La nueva generación utiliza únicamente alrededor del 22% del material radiactivo empleado por su predecesora, mientras multiplica aproximadamente por 2,5 la corriente de cortocircuito y por 2,6 la potencia máxima. Además, su volumen efectivo se redujo hasta aproximadamente el 17% del modelo anterior. (South China Morning Post)
El resultado es una densidad volumétrica de potencia unas 15,5 veces superior.
Eso probablemente sea más importante tecnológicamente que la espectacular cifra de los miles de años: demuestra que los investigadores están consiguiendo extraer más electricidad utilizando menos material y ocupando mucho menos espacio.
No funciona como la fuente nuclear que mantiene vivas a las Voyager
También conviene diferenciar esta tecnología de otro tipo de generadores nucleares utilizados desde hace décadas en exploración espacial.
Las sondas Voyager, por ejemplo, utilizan generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG). Estos sistemas aprovechan el calor generado por la desintegración radiactiva y posteriormente lo convierten en electricidad.
La batería china utiliza un mecanismo diferente.
Es betavoltaica: aprovecha directamente las partículas beta emitidas por el carbono-14 mediante un semiconductor para producir corriente eléctrica.
La diferencia no es únicamente técnica. Permite pensar en dispositivos considerablemente más pequeños destinados a aplicaciones donde los requerimientos energéticos sean mínimos.
El objetivo no es tener la batería más potente, sino una que prácticamente podamos olvidar
La industria lleva décadas intentando mejorar cuánto pueden almacenar las baterías, cuánto tardan en cargarse y cuántos ciclos soportan antes de degradarse.
Las baterías nucleares plantean otra pregunta:
¿qué ocurre si un dispositivo apenas necesita energía, pero queremos que nunca tengamos que cambiar su batería?
Ahí Qianjiyuan Tianshu empieza a resultar mucho más interesante.
Su 1,13 microvatios parece insignificante frente a las baterías que utilizamos diariamente. Pero en sensores extremadamente eficientes, dispositivos médicos especializados, infraestructura remota o futuras misiones espaciales, una fuente energética diminuta y constante podría tener un valor enorme.
China todavía está muy lejos de fabricar una batería nuclear capaz de sustituir las celdas de nuestros teléfonos o automóviles.
Pero quizá ese nunca fue el objetivo.
La verdadera revolución podría estar en otro lugar: crear dispositivos que instalemos una vez y que puedan continuar funcionando durante generaciones sin que nadie tenga que volver para cambiarles la batería.
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