Eine Nuklearbatterie, die Tausende von Jahren funktioniert

Ein Expertenteam der Northwest Normal University und von Gansu Zhulong Technology hat eine interessante Batterie namens Qianjiyuan Tianshu vorgestellt. Diese vollständig nukleare Batterie wurde in China entwickelt und nutzt das Isotop Kohlenstoff-14 sowie einen Siliziumkarbid-Konverter (SiC). Im Vergleich zu ihrem Vorgänger, der ab 2024 geplanten Zhulong-1, stellt diese nukleare Batterie einen großen Fortschritt dar, da sie die Probleme hoher Kosten, geringer Leistung und mangelhafter Integration überwindet.

Anders als die klassischen Nuklearbatterien, die NASA und China bereits in Raumsonden und Mondfahrzeugen (wie Chang'e-3 und Chang'e-4) einsetzen und die nach dem Prinzip der Umwandlung von Wärme in Elektrizität funktionieren, verfolgt die chinesische Innovation einen anderen Ansatz. Die Batterie funktioniert ähnlich wie eine Solarzelle, nur dass sie anstelle von Licht Elektronen (Betateilchen) „einfängt“, die beim Zerfall von Kohlenstoff-14 freigesetzt werden und direkt einen elektrischen Strom in einem Siliziumkarbid-Halbleiter erzeugen.

Dank dieser Technologie und einer fortschrittlichen dreidimensionalen Faltstruktur konnten Wissenschaftler das Batterievolumen um 17 Prozent reduzieren und gleichzeitig die volumetrische Leistungsdichte um das 15-Fache erhöhen. Die Qianjiyuan Tianshu-Nuklearbatterie misst nur etwas mehr als 16,8 Kubikzentimeter, kann aber einen Strom von 0,713 Mikroampere bei einer Spannung von 2,06 V und einer maximalen Ausgangsleistung von 1,13 Mikrowatt erzeugen.

Der entscheidende Vorteil dieser Batterie liegt in ihrer außergewöhnlichen Lebensdauer. Da die Halbwertszeit von Kohlenstoff-14 5.730 Jahre beträgt, wird die Batterie über Jahrtausende problemlos funktionieren. Mit solchen Projekten will China vor allem die Abhängigkeit von ausländischen Technologien verringern und praktische Anwendungen in der Industrie, bei Umweltsensoren und langlebigen elektronischen Geräten finden, wo ein Batteriewechsel zu schwierig oder gar unmöglich wäre.