Ein Forschungsteam aus China berichtet in einer Studie von einer nuklearen Batterie, die mit einer photovoltaischen Zelle ausgestattet ist und angeblich Strom für Hunderte von Jahren erzeugen kann.

Batterie: Neue Methode zur Nutzung von Alphastrahlung

Laut der South China Morning Post erreicht das beschriebene Gerät eine Energieeffizienz, die Tausende Male höher ist als jene bisheriger Technologien. Diese basieren oft auf Betastrahlung, in diesem Fall jedoch konzentrierten sich die chinesischen Wissenschaftler*innen auf Alphastrahlung, die deutlich mehr Energie freisetzt.

Alphapartikel liefern pro Zerfall zwischen vier und sechs Megaelektronenvolt (MeV), was sie besonders interessant für langfristige Energiequellen macht. Ein bekanntes Problem ist jedoch die sogenannte Selbstabsorption: Dabei wird ein Großteil der Energie durch das Material selbst aufgenommen und nicht genutzt.

Um diese Hürde zu überwinden, entwickelte das Team der Studie zufolge eine Schichtstruktur, die wie eine Solarzelle funktioniert. Diese wandelt die Energie der Alphastrahlung zunächst in Licht und anschließend in Strom um. So konnte die Effizienz der Batterie erheblich gesteigert werden.

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Langlebig und unabhängig von Temperatur

Das Testgerät der Forscher*innen nutzt das Isotop Americium-243 (²⁴³Am), ein künstlich hergestelltes Element, das hauptsächlich in Kernreaktoren und bei der Plutoniumverarbeitung entsteht. Das synthetische, radioaktive Material erzeugt eine sichtbare Lumineszenz und führt laut den Forschenden zu besonderen Ergebnissen.

Demnach ermöglicht es eine Gesamtwirkungsgradsteigerung um das 8.000-Fache im Vergleich zu bisherigen nuklearen Batterien und eine Leistung, die über 200 Stunden nahezu konstant bleibt. Dank der Halbwertszeit von ²⁴³Am, die mehrere Jahrhunderte beträgt, könnte die Batterie womöglich genauso lange genutzt werden.

Da das Gerät gleichzeitig eine hohe Stabilität und Unabhängigkeit von Umgebungstemperaturen zeigt, könnte es besonders attraktiv für extreme Einsatzbereiche sein, etwa im Weltraum oder in abgelegenen Regionen. Zusätzlich bietet es eine neue Möglichkeit, die Energie aus nuklearem Abfall zu nutzen – ein Ansatz, der die langfristige Sicherheit und Nachhaltigkeit der Kernenergie verbessern könnte.

Quellen: South China Morning Post, „Micronuclear battery based on a coalescent energy transducer“ (2024, Nature)

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