Theo c&aacute;c nh&agrave; nghi&ecirc;n cứu, về l&yacute; thuyết, loại pin n&agrave;y c&ograve;n c&oacute; thể tồn tại đến h&agrave;ng ngh&igrave;n năm nhờ chu kỳ b&aacute;n r&atilde; k&eacute;o d&agrave;i của vật liệu.

<img alt="" src="https://static.fireant.vn/Upload/20250317/images/nb2-17421108493941212054988-0-125-1080-1853-crop-17421111621571972208330.jpg" style="height:375px; width:600px" />

C&aacute;c nh&agrave; khoa học Trung Quốc vừa c&ocirc;ng bố một th&agrave;nh tựu đ&aacute;ng ch&uacute; &yacute; trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng: tại ra loại pin hạt nh&acirc;n đầu ti&ecirc;n của nước n&agrave;y dựa tr&ecirc;n carbon, c&oacute; khả năng hoạt động l&ecirc;n đến 100 năm m&agrave; kh&ocirc;ng cần sạc lại. Ph&aacute;t triển n&agrave;y mở ra triển vọng mới cho c&aacute;c ứng dụng đ&ograve;i hỏi nguồn năng lượng bền bỉ trong m&ocirc;i trường khắc nghiệt.

Theo th&ocirc;ng b&aacute;o từ Đại học Sư phạm T&acirc;y Bắc tại tỉnh Cam T&uacute;c, loại pin n&agrave;y được thiết kế với tuổi thọ 50 năm, nhưng c&oacute; thể k&eacute;o d&agrave;i hơn 100 năm trong điều kiện khắc nghiệt. Điều n&agrave;y vượt xa tuổi thọ của c&aacute;c loại pin th&ocirc;ng thường hiện nay.

Đặc biệt, Zhang Guanghui, trưởng nh&oacute;m kỹ thuật của dự &aacute;n, c&ograve;n đưa ra một triển vọng đ&aacute;ng kinh ngạc hơn: &quot;Về mặt l&yacute; thuyết, pin c&oacute; thể tồn tại h&agrave;ng ngh&igrave;n năm nhờ v&agrave;o chu kỳ b&aacute;n r&atilde; d&agrave;i của carbon-14 l&agrave; 5.730 năm&quot;. Chu kỳ b&aacute;n r&atilde; n&agrave;y chỉ thời gian cần thiết để một đồng vị ph&oacute;ng xạ giảm xuống c&ograve;n một nửa gi&aacute; trị ban đầu của n&oacute;.

C&aacute;c nh&agrave; nghi&ecirc;n cứu đang cầm tr&ecirc;n tay bảng đ&egrave;n LED được nạp điện bằng pin hạt nh&acirc;n

Về nguy&ecirc;n l&yacute; hoạt động, pin hạt nh&acirc;n n&agrave;y dựa tr&ecirc;n carbon-14, một đồng vị ph&oacute;ng xạ yếu của carbon, c&ograve;n được gọi l&agrave; ph&oacute;ng xạ carbon. C&ocirc;ng nghệ của pin khai th&aacute;c qu&aacute; tr&igrave;nh ph&acirc;n r&atilde; ph&oacute;ng xạ của carbon-14 để tạo ra điện năng, với cấu tr&uacute;c được x&acirc;y dựng từ chất b&aacute;n dẫn k&eacute;p gồm silicon v&agrave; carbon.

Nhờ v&agrave;o thiết kế độc đ&aacute;o n&agrave;y, pin c&oacute; c&ocirc;ng suất đầu ra tối đa đạt 433 nanowatt v&agrave; một trong những đặc điểm nổi bật nhất l&agrave; khả năng chịu nhiệt độ cực kỳ khắc nghiệt, từ &acirc;m 100 độ C đến dương 200 độ C. Ngo&agrave;i ra, pin c&ograve;n c&oacute; mật độ năng lượng cực cao v&agrave; tỷ lệ suy giảm hiệu suất dưới 5% trong suốt v&ograve;ng đời thiết kế.

Để chứng minh độ bền của pin, đại học cho biết một đ&egrave;n LED được cấp nguồn bởi loại pin n&agrave;y đ&atilde; hoạt động li&ecirc;n tục trong gần bốn th&aacute;ng, ph&aacute;t ra hơn 35.000 xung s&aacute;ng. Con số n&agrave;y l&agrave; minh chứng r&otilde; r&agrave;ng cho tiềm năng ứng dụng thực tế của c&ocirc;ng nghệ mới.

Gi&aacute;o sư Su Maogen, nh&agrave; nghi&ecirc;n cứu ch&iacute;nh v&agrave; Ph&oacute; Gi&aacute;m đốc Khoa Vật l&yacute; v&agrave; Kỹ thuật Điện tử của trường đại học, nhấn mạnh rằng pin c&oacute; thể cung cấp năng lượng vĩnh viễn cho c&aacute;c thiết bị y tế cấy gh&eacute;p như m&aacute;y tạo nhịp tim - hiện chỉ hoạt động được tối đa 15 năm - v&agrave; giao diện n&atilde;o-m&aacute;y t&iacute;nh.

Kh&ocirc;ng chỉ dừng lại ở đ&oacute;, &ocirc;ng c&ograve;n chỉ ra rằng: &quot;Đối với Internet of Things (IoT), pin c&oacute; thể hỗ trợ mạng lưới cảm biến quy m&ocirc; lớn. Trong m&ocirc;i trường khắc nghiệt như đ&aacute;y biển s&acirc;u, hai cực, mặt trăng v&agrave; sao Hỏa, n&oacute; c&oacute; thể được sử dụng l&agrave;m nguồn cung cấp điện li&ecirc;n tục m&agrave; kh&ocirc;ng cần bảo tr&igrave;.&quot; Hơn thế nữa, &ocirc;ng khẳng định trong lĩnh vực th&aacute;m hiểm kh&ocirc;ng gian s&acirc;u, pin c&oacute; thể cấp nguồn cho t&agrave;u thăm d&ograve; vũ trụ hoạt động kh&ocirc;ng ngừng nghỉ.

Mặc d&ugrave; th&ocirc;ng b&aacute;o kh&ocirc;ng đề cập trực tiếp đến ứng dụng trong xe điện, nhưng đại học cho biết đặc t&iacute;nh xanh v&agrave; &iacute;t carbon của pin c&oacute; thể &quot;th&uacute;c đẩy việc n&acirc;ng cấp chuỗi c&ocirc;ng nghiệp năng lượng mới của Trung Quốc.&quot; Điều n&agrave;y gợi &yacute; về tiềm năng rộng lớn hơn của c&ocirc;ng nghệ trong tương lai.

Đ&aacute;ng ch&uacute; &yacute;, pin n&agrave;y l&agrave; kết quả hợp t&aacute;c giữa Đại học Sư phạm T&acirc;y Bắc v&agrave; c&ocirc;ng ty Beita Pharmatech, đơn vị chuy&ecirc;n ph&aacute;t triển c&aacute;c hợp chất li&ecirc;n quan đến carbon-14 - một đồng vị được sử dụng rộng r&atilde;i trong khoa học v&agrave; y học, chẳng hạn như để ph&aacute;t hiện nhiễm khuẩn. Nhằm tiến xa hơn trong lĩnh vực n&agrave;y, đại học đ&atilde; c&ocirc;ng bố kế hoạch ph&aacute;t triển thiết bị ph&aacute;t hiện nhanh đồng vị carbon-13 tự động v&agrave; m&aacute;y t&aacute;ch đồng vị điện từ. Họ nhận định đ&acirc;y l&agrave; &quot;một bước quan trọng hướng tới việc thiết lập hệ thống c&ocirc;ng nghiệp&quot; để thu được đồng vị carbon-14.

Để hiểu r&otilde; hơn về độ hiếm của nguy&ecirc;n liệu n&agrave;y, theo Đại học Quốc gia Australia, trong số ba đồng vị carbon c&oacute; trong tự nhi&ecirc;n, carbon-12 chiếm khoảng 99,8% tổng số nguy&ecirc;n tử carbon, carbon-13 chiếm khoảng 1%, v&agrave; carbon-14 hiếm nhất với tỷ lệ chỉ một tr&ecirc;n mỗi 1 tỷ nguy&ecirc;n tử carbon. Ch&iacute;nh v&igrave; vậy, việc sản xuất v&agrave; thu được carbon-14 l&agrave; một th&aacute;ch thức lớn.

Trước t&igrave;nh h&igrave;nh đ&oacute;, năm ngo&aacute;i, Trung Quốc đ&atilde; bắt đầu sản xuất h&agrave;ng loạt carbon-14 tại một l&ograve; phản ứng hạt nh&acirc;n thương mại ở tỉnh Chiết Giang, b&aacute;o hiệu sự chuyển dịch khỏi sự phụ thuộc gần như ho&agrave;n to&agrave;n v&agrave;o nhập khẩu từ Canada, Nam Phi, Australia v&agrave; Nga. Động th&aacute;i n&agrave;y kh&ocirc;ng chỉ gi&uacute;p đảm bảo nguồn cung cho c&aacute;c dự &aacute;n trong nước m&agrave; c&ograve;n thể hiện sự tiến bộ trong năng lực khoa học c&ocirc;ng nghệ của Trung Quốc.

Cần phải n&oacute;i th&ecirc;m rằng, sự ph&aacute;t triển c&ocirc;ng nghệ pin hạt nh&acirc;n kh&ocirc;ng chỉ diễn ra ở Trung Quốc. V&agrave;o th&aacute;ng 12 năm ngo&aacute;i, c&aacute;c nh&agrave; khoa học tại Đại học Bristol v&agrave; Cơ quan Năng lượng Nguy&ecirc;n tử Vương quốc Anh đ&atilde; tuy&ecirc;n bố đ&atilde; tạo ra pin kim cương carbon-14 đầu ti&ecirc;n tr&ecirc;n thế giới. Pin đ&oacute; thu giữ c&aacute;c electron di chuyển nhanh từ b&ecirc;n trong cấu tr&uacute;c kim cương, c&oacute; thể &quot;bao bọc an to&agrave;n một lượng nhỏ carbon-14&quot;. Theo đại học, pin l&agrave; nguồn năng lượng bền l&acirc;u c&oacute; thể được sử dụng trong thiết bị y tế, thiết bị an ninh v&agrave; m&ocirc;i trường khắc nghiệt như vũ trụ.

Năm ngo&aacute;i, c&aacute;c nh&agrave; khoa học Trung Quốc cũng th&ocirc;ng b&aacute;o việc tạo ra một loại pin hạt nh&acirc;n tương tự dựa tr&ecirc;n nguy&ecirc;n l&yacute; từ chu kỳ b&aacute;n r&atilde; của đồng vị ph&oacute;ng xạ. Tuy nhi&ecirc;n, loại pin n&agrave;y sử dụng đồng vị ph&oacute;ng xạ của Nickel, thay v&igrave; Carbon như nghi&ecirc;n cứu của Zhang Guanghui.

Nguyễn Hải

<a href="https://thanhnienviet.vn/trung-quoc-lan-dau-phat-trien-thanh-cong-pin-hat-nhan-hoat-dong-lien-tuc-trong-hon-100-nam-khong-can-sac-mo-ra-tuong-lai-cho-viec-chinh-phuc-khong-gian-moi-209250316145959055.htm">Link gốc</a>

Theo các nhà nghiên cứu, về lý thuyết, loại pin này còn có thể tồn tại đến hàng nghìn năm nhờ chu kỳ bán rã kéo dài của vật liệu.


Thế giới

Thanhnienviet.vn

Trung Quốc lần đầu phát triển thành công pin hạt nhân: Hoạt động liên tục trong hơn 100 năm không cần sạc, mở ra tương lai cho việc chinh phục không gian mới