Tým pod vedením profesora Su-Il Ina z Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology přišel s řešením, které zní jako z vědeckofantastického románu: baterie poháněná radioaktivním uhlíkem, která by mohla fungovat desítky, možná i stovky let bez jakéhokoliv dobíjení. Výsledky svého výzkumu představili na jarní konferenci Americké chemické společnosti, která se konala koncem března 2025.

Konec nabíječek? Možná ne hned, ale...

Lithium-iontové baterie dnes tvoří páteř přenosné energie, ale už teď je zřejmé, že jejich výkon naráží na fyzikální limity. Časté nabíjení, ztráta kapacity, problémy s recyklací i těžba lithia – to vše dělá z Li-ion článků technologii, která bude v budoucnu potřebovat náhradu.

Profesor In k tomu říká jasně: „Výkon Li-iontových baterií je téměř na maximu.“ A právě proto jeho tým sáhl po něčem zcela jiném – po jaderné energii, přesněji řečeno po radioaktivním izotopu uhlíku, známém jako uhlík-14 (radiouhlík).

Zdroj: Shutterstock

Jaderná baterie velikosti prstu

Radiouhlík se běžně vyskytuje jako vedlejší produkt v jaderných elektrárnách a má zásadní výhodu: rozpadá se extrémně pomalu. Jeho poločas rozpadu činí 5 730 let, což z něj dělá ideální zdroj pro dlouhodobé napájení.

A protože vyzařuje jen beta částice (na rozdíl od nebezpečných gama paprsků), je možné ho bezpečně uzavřít do tenké vrstvy hliníku. Vznikne tak betavoltaická baterie, která přeměňuje radioaktivní záření přímo na elektrickou energii.

Tato technologie se opírá o kombinaci pokročilých materiálů: polovodič na bázi oxidu titaničitého (běžně využívaný v solárních panelech) je potažen barvivem na bázi ruthenia a upraven kyselinou citronovou. Výsledná struktura je extrémně citlivá na zásahy beta částic – a právě to je klíč k efektivní výrobě elektřiny.

Šestinásobné zvýšení účinnosti

Když beta částice z radiouhlíku dopadnou na barvivo, spustí takzvanou elektronovou lavinu – řetězec přenosů elektronů, který generuje elektrický proud. Ten je následně zachycen oxidem titaničitým a poslán do obvodu.

Klíčovým vylepšením oproti starším návrhům bylo umístění radioaktivního uhlíku na obě elektrody – anodu i katodu. Tento krok významně snížil ztráty energie a zároveň zvýšil počet beta částic. Výsledek? Z původní účinnosti 0,48 % se vývojářům podařilo dosáhnout 2,86 %, což je šestinásobné zlepšení.

Samozřejmě – ve srovnání s klasickými Li-ion bateriemi (s účinností kolem 90 %) to stále není konkurenceschopné, pokud jde o výkon. Ale to vůbec nevadí. Jaderné baterie nehrají na sílu, ale na výdrž.

Jednou a dost

Jaderná baterie podle profesora Ina najde uplatnění tam, kde je výměna nebo dobíjení problematické – například:

• kardiostimulátory, které by mohly fungovat celý život bez výměny baterie,
• satelity a jiné vesmírné sondy,
• senzory v extrémních podmínkách (např. v Arktidě, pod vodou nebo na odlehlých místech),
• drony či autonomní vozidla, kde časté dobíjení omezuje provoz.

Jinými slovy: tam, kde klasická baterie selhává, jaderná obstojí bez problémů celé dekády.

Kam směřuje vývoj?

Přestože současný prototyp ještě není připraven pro masové nasazení, vývoj pokračuje. Tým pracuje na optimalizaci tvaru zářičů i efektivnějších absorbérech. Cíl je jasný, a to dostat jadernou energii do zařízení velikosti prstu.

„Můžeme dostat bezpečnou jadernou energii do miniaturních zařízení,“ prohlásil In s tím, že budoucnost možná už nebude patřit jen solárním panelům a bateriím s nabíječkou.

Podpořeno státem

Výzkum byl financován Národní výzkumnou nadací Koreje a podpořen Ministerstvem vědy a ICT. Výsledky byly prezentovány na konferenci, která letos přilákala přes 12 000 prezentací z celého světa.

Pokud vývoj půjde dál tímto tempem, možná se za pár let budeme divit, že jsme kvůli baterce v hodinkách nebo mobilu museli vůbec někdy hledat zásuvku.