En ny betavoltaisk teknologi med farvestoffer til bedre energiproduktion

Elektroniske enheder bliver mindre, mere forbundet, og mere kraftfuld; og de har stadig én ting til fælles:de har brug for energi for at fungere. Selv miniature implanterbart medicinsk udstyr og fjerntliggende Internet-of-Things-sensorer har brug for en vis mængde strøm for at køre, gør det til en udfordring at designe lige så lille, effektiv, og holdbare batterier til dem.

Et af de alternativer, der potentielt kunne være svaret på disse problemer, er den "betavoltaiske celle." Disse celler er en type strømkilde, der ligner fotovoltaiske celler, i stedet for at producere en elektrisk strøm ved at fange synligt eller ultraviolet lys, skaber elektricitet ved hjælp af en type stråling (beta-henfald), der genereres internt af et radioaktivt materiale. Det største problem med eksisterende betavoltaiske celler er deres lave konverteringseffektivitet. Det betyder, at kun en meget lille del af den udsendte stråling kan omdannes til elektrisk energi.

I en nylig undersøgelse offentliggjort i Kemisk kommunikation og valgt som forsidebillede af juli-udgaven, videnskabsmænd fra Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) i Korea, ledet af prof Su-Il In, udforske en ny teknik til at øge ydeevnen af ​​betavoltaiske celler. For at opnå dette, de tog en side fra en teknik, der tidligere blev brugt i fotovoltaiske celler:sensibiliserende farvestoffer. I den foreslåede betavoltaiske celle, elektronerne i rutheniumbaseret farvestof, der anvendes, er "følsomme" over for betastrålingen, der udsendes af det radioaktive kildemateriale. Det betyder, at elektroner i farvestoffet lettere exciteres til højere energitilstande, hvilket gør det lettere for dem derefter at hoppe fra farvestoffet til materialet på den anden pol af batteriet, dermed afslutte et kredsløb.

Ydeevnen af ​​deres celle blev eksperimentelt verificeret og viste sig at være ret lovende, som prof i bemærkninger, "Indtil nu, vores farvefølsomme betavoltaiske celle er den første til at anvende farvestof for at opnå høj stråling-til-strøm konverteringseffektivitet." Udsigten til små, holdbar, og effektive betavoltaiske enheder kunne åbne en masse designplads til små sæt-og-glem elektroniske enheder. Spændt på resultaterne, Prof In konkluderer, "Vi udforsker en ny horisont inden for betavoltaiske enheder, og vi forudser, at endnu højere effektivitet vil være mulig gennem yderligere modifikationer, skabe nye muligheder inden for atombatterier."