50 yıllık ömrü olan pil gerçek olabilir mi?

Bu, sadece teknoloji meraklılarını değil, aynı zamanda
sürdürülebilir enerji çözümlerine odaklanan herkesi
ilgilendiriyor. Peki ama bu pil gerçekten var mı
ve vaat ettiği performansı sunabilir mi? Bu sorunun cevabı,
geleceğin enerji depolama yöntemleri üzerinde büyük bir etkiye
sahip olabilir.

Cep telefonunuzu bir daha asla şarj etmek zorunda kalmamanız ne
kadar harika olurdu, değil mi? Bir süre önce,
BetaVolt adında bir şirketin, 50 yıl sürecek bir
“nükleer pil” geliştirdiğini söylemesiyle birçok kişinin aklından
geçen buydu. Peki, bu gerçek mi? Evet, gerçek. Peki ya bu sonsuza
kadar gidecek telefonlardan birini yakında satın alabilecek
misiniz? Ne yazık ki, muhtemelen hayır, çünkü fizik kuralları buna
izin vermiyor. Nedenini inceleyelim.

Tüm piller aynı işi yapar: Bir tür iş yapmak
için elektrik akımı üretirler. Ancak enerji bedava değildir. Eğer
bu iş Bluetooth hoparlörlerinizde müzik çalmaksa, enerjisi azalan
bir şeyler olmalıdır. Klasik bir AA pilinde, akımı üretmek için bir
kimyasal tepkime vardır. Bu kimyasal tepkime sonsuza kadar sürmez,
bu yüzden pil sonunda ölür.

Nükleer bir pilde, güç kaynağı bir parça
radyoaktif malzemedir ve kaynak artık radyoaktif olmadığı sürece,
Energizer hızlı bir şekilde çalışmaya devam eder. (bu sonsuza kadar
değil, ama var olan çalışma süresine oranla çok daha uzun). Aslında
bu teknoloji yeni değil. 1977’de fırlatılan Voyager 1 uzay
sondasında bir nükleer pil var. Şu anda 15 milyar milden fazla
uzakta ve hala biraz enerjisi var. Bu oldukça iyi bir menzil!

Voyager’da kullanılan özel tür, radyoizotop
termoelektrik jeneratör adını taşır, ki bu temelde bir kutu içinde
bir parça plütonyum için oldukça uzun bir isim. Plütonyum
çürüdükçe, kütleyi enerjiye dönüştürür, ısı üretir. Eğer üzerine
katı hal bir cihaz yerleştirirseniz, sıcak ve soğuk metaller
arasındaki sıcaklık farkı voltaj üretir ve bir elektrik akımının
akmasına neden olur.

Sadece bir sıcaklık farkının elektrik
üretebiliyor olması biraz çılgınca, ancak bunu evde bakır tel ve
bir ataç kullanarak (plütonyum olmadan) bir ucunu
buzlu suya diğer ucunu sıcak suya batırarak deneyebilirsiniz. Bu
tür bir güç kaynağı, hareketli parçaları olmadığı için bozulmayacak
ve onlarca yıl sürecek şekilde uzay yolculukları için harika.

Günümüze gelindiğinde ise, BetaVolt tarafından
duyurulan bu yeni pil, betavoltaik üretim adı verilen farklı bir
teknoloji kullanıyor. Termal enerjiyi kullanmak yerine, radyoaktif
bir nikel izotopundan fırlatılan elektronları, beta parçacıkları
olarak bilinenleri, bir elektrik devresi oluşturacak şekilde
yakalar. Birkaç katman nikel, yarı iletken olarak görev yapan elmas
plakaları arasına sıkıştırılmıştır. Burada üzerinde durulacak bir
sürü ilginç konu var, hadi detaylarına inelim.

Radyoaktif Bozulma Nedir?

Nikel-63, elementin kararlı versiyonu olan
nikel-58’in bir izotopudur. O sayı, atomun
çekirdeğindeki proton ve nötronların toplam sayısı olan atomik
ağırlıktır. Nikel-63, beş fazladan nötrona
sahiptir, bu da onu kararsız yapar. Zamanla, bu fazladan
nötronlardan biri bir protona dönüşür ve yeni bir elektron üretir.
Bir fazladan protonla, atom artık periyodik tablodaki bir sonraki
element olan bakır-63 olur. Bu nükleer reaksiyon enerji üretir,
elektronu yüksek hızda atomun dışına fırlatır.

Radyoaktif bozulma oranının sabit olmadığını
bilmek önemlidir; mevcut malzemenin atom sayısına bağlıdır, bu
yüzden elektron üretimi zamanla üssel olarak azalır.
Nikel-63’ün durumunda, atomların yarısı yaklaşık
96 yıl içinde bozulur.