Công nghệ siêu pin cho smartphone 9 năm không cần sạc, xe điện dùng được hàng thế kỷ

Pin điện thoại có thể sử dụng liên tục trong 9 năm mà không cần sạc lại, một bộ pin có thể chạy xe điện trong 100 năm và mô-đun pin cung cấp năng lượng liên tục cho máy điều hòa nhịp tim trong 28.000 năm.

Những tuyên bố siêu thực này gần đây được đưa ra bởi một công ty năng lượng có tên là NDB ở California.

Mấu chốt của loại pin tuyệt vời này là tận dụng loại chất thải cực kỳ ô nhiễm, năng lượng bức xạ tồn tại hàng nghìn năm. Mỗi năm, các cơ sở nhà máy điện hạt nhân sẽ thải ra một lượng lớn và việc xử lý an toàn (chôn lấp và đóng gói) là một vấn đề.

NDB cho biết họ có thể chiết xuất carbon-14 từ chất thải hạt nhân graphite và đưa vào kim cương. Khi chất thải hạt nhân phân hủy, nó sẽ tương tác với carbon để tạo ra một dòng điện nhỏ.

Tùy thuộc vào mức tiêu thụ điện năng, loại pin không sạc này có thể được sử dụng trong thời gian dài. Nó được dùng để cung cấp năng lượng cho các thiết bị di động thông thường, sản phẩm y tế, vệ tinh… và có thể cung cấp năng lượng cho vùng sâu vùng xa.

Tuy nhiên, hãng vẫn chưa sản xuất một mẫu thử nghiệm của sản phẩm mà chỉ mới làm một mẫu concept. Neel Naicker, Giám đốc chiến lược của NDB cho biết: “Hãy tưởng tượng một thế giới mà bạn không cần sạc pin trong một ngày. Điều gì sẽ xảy ra nếu pin có thể cung cấp năng lượng trong nhiều thập kỷ?".

Không nghi ngờ gì nữa, ý tưởng này đầy hấp dẫn. Trên trang web chính thức của NDB có viết rằng vào năm 2040, hãy định hình lại điện năng và tạo ra một hành tinh không sử dụng nhiên liệu hóa thạch.

Các nguyên tắc cơ bản đằng sau khái niệm này thực ra không phải là mới. Việc sử dụng đồng vị phóng xạ làm nguồn năng lượng đã rất quen thuộc trong các thiết bị đặc biệt, chẳng hạn như tàu ngầm chạy bằng năng lượng hạt nhân hiện đại, tàu sân bay và thậm chí cả tàu thăm dò sao Hỏa, có thể sản xuất điện mà không có vấn đề an toàn.

Tuy nhiên, việc NDB sử dụng chất thải hạt nhân để sản xuất điện vẫn gây ra sự nghi ngờ thận trọng trong cộng đồng khoa học và công nghệ.

Theo thông tin chính thức, bằng chứng về khái niệm pin kim cương NDB được dẫn đầu bởi Sir Michael Pepper, một nhà vật lý từ Đại học Cambridge, người đoạt Huy chương Newton của Viện Vật lý năm 2019, và là cha đẻ của chất bán dẫn.

Trong quá trình này, pin (cấp bằng sáng chế của NDB) đã đạt được bước đột phá khi sạc được 40%. Công nghệ cốt lõi là kết quả của việc xử lý bề mặt kim cương nano độc quyền của hãng, có thể chiết xuất hiệu quả điện tích từ kim cương.

Đây không phải là lần đầu tiên những loại pin sử dụng chất thải hạt nhân bọc trong kim cương được đề xuất và đã gây ra nhiều tranh cãi.

Vào năm 2016, một nhóm nhà nghiên cứu từ Đại học Bristol, Vương quốc Anh tuyên bố đã phát triển một loại kim cương nhân tạo có thể tạo ra một dòng điện nhỏ khi đặt trong trường phóng xạ. Công nghệ này được phát triển để giải quyết một số vấn đề. Các vấn đề về chất thải hạt nhân, sản xuất điện sạch và tuổi thọ pin.

Nhóm nghiên cứu vào thời điểm đó đã trưng bày một nguyên mẫu pin kim cương sử dụng niken-63 làm nguồn bức xạ. Sau đó, họ đã cải thiện đáng kể hiệu quả thông qua việc sử dụng carbon-14, một loại carbon phóng xạ, được sản xuất trong khối than chì từ các nhà máy điện hạt nhân.

Nghiên cứu của Đại học Bristol đã chỉ ra rằng carbon phóng xạ-14 tập trung trên bề mặt của các khối này, do đó có thể xử lý chúng để loại bỏ phần lớn chất phóng xạ.

Sau đó, carbon-14 chiết xuất được bao bọc trong kim cương để làm pin thải hạt nhân. Vương quốc Anh hiện có gần 95.000 tấn khối than chì. Bằng cách chiết xuất carbon-14 từ chúng, tính phóng xạ của nó được giảm xuống, giảm giá thành và chi phí lưu giữ an toàn các chất thải hạt nhân này.

Song một số người lo ngại rằng dù loại pin thải hạt nhân này có thành hiện thực thì nó có thể gây ra ô nhiễm hạt nhân rải rác hoặc nguy hiểm hơn, sau cùng nó sẽ tồn tại trong gia đình và cuộc sống của chúng ta; nhưng một số người cho rằng chất thải hạt nhân được tái chế thành pin là ý tưởng hoàn toàn không đáng tin cậy, một trong những vấn đề quan trọng là nó không thể ngăn chặn sự phân rã hạt nhân của C-14.

Do đó, pin sẽ tạo ra điện và tiếp tục nóng lên, vì vậy phải có một thiết bị làm mát tích cực. Pin không bao giờ có thể cung cấp năng lượng cho điện thoại di động hoặc ô tô điện vì nó hoàn toàn không thể tắt và chỉ có thể giới hạn công suất đầu ra ở mức miliwatt.

Những ai đã từng xem phim Marvel đều phải ấn tượng về "Lò phản ứng Ark" trên ngực của Iron Man. Một mô-đun nhỏ nhưng có thể cung cấp nguồn năng lượng dồi dào và thậm chí là xuất năng lượng tấn công cho người máy. Còn với "pin kim cương" tương tự này, liệu có thể được sử dụng trong thực tế hay chỉ dừng lại ở mức độ viễn tưởng là điều cần nhiều thời gian để trả lời.