Des scientifiques et des ingénieurs de l'Autorité britannique de l'énergie atomique (UKAEA) et de l'Université de Bristol ont fait équipe pour créer la première batterie au carbone 14 au diamant au monde. Cette batterie serait capable de fournir de l'énergie pendant 5 700 ans. Une source d'énergie d'une telle longévité pourrait réduire considérablement les déchets que les batteries ont tendance à générer. Les batteries au diamant biocompatibles peuvent être utilisées dans des dispositifs médicaux tels que les implants oculaires, les appareils auditifs et les stimulateurs cardiaques, réduisant ainsi le besoin de remplacement et la détresse des patients.Les batteries avec une durée de vie ultra-longue restent un défi majeur pour l'industrie technologique. Il y a eu des avancées notables dans le domaine, mais les résultats sont encore loin d'être satisfaisants. Les batteries avec une capacité de stockage élevée coûtent excessivement cher et bon nombre de ces batteries nécessitent des minéraux rares, sans compter la question de leur élimination ou de leur recyclage en fin de vie dans le respect de l'environnement.
Les batteries ont des caractéristiques de charge et de décharge différentes et pour un dispositif donné, le type de batterie n’offre pas toujours la combinaison idéale de ces caractéristiques. De Tesla à Microsoft Research en passant par Intel et les centres de recherche de diverses universités, beaucoup essaient sans cesse de repousser ces limites. Désormais, certaines sociétés ont commencé à se vanter de progrès sans précédent dans le domaine des batteries.
C'est dans cette optique que l'UKAEA et des chercheurs en matériaux de l'université de Bristol ont collaboré à la création d'une batterie en diamant susceptible d'alimenter des appareils pendant des milliers d'années. Cette source d'énergie offre une solution durable et efficace pour un large éventail d'applications.
Comment fonctionne la batterie au carbone 14 ?
La batterie au carbone 14 tire parti de la désintégration radioactive du carbone 14, un isotope radioactif couramment utilisé pour la datation au radiocarbone, pour produire de l'électricité. Elle est enveloppée dans un diamant, qui est l'un des matériaux les plus durs que l'on connaisse. Selon l'UKAEA et les chercheurs en matériaux de l'université de Bristol, leur batterie au carbone 14 capte en toute sécurité les rayonnements pour produire de l'électricité.
Le carbone 14 émet des rayonnements à courte portée qui sont absorbés par l'enveloppe en diamant, ce qui garantit la sécurité tout en produisant de faibles niveaux d'électricité. Le fonctionnement de la batterie est similaire à celui des panneaux solaires, mais au lieu de convertir la lumière en électricité, elle utilise les électrons en mouvement rapide issus de la désintégration radioactive. Il en résulte une source d'énergie fiable et durable.
En outre, elle a une durée de vie impressionnante. Le carbone 14 ayant une demi-vie de 5 700 ans, la batterie conservera la moitié de sa puissance même après des milliers d'années. Sarah Clark, directrice du cycle du combustible au tritium à l'UKAEA, a souligné la durabilité et la sécurité de cette innovation en déclarant :
« Les piles au diamant constituent un moyen sûr et durable de fournir des niveaux d'énergie continus de l'ordre du microwatt. Il s'agit d'une technologie émergente qui utilise un diamant manufacturé pour encapsuler en toute sécurité de petites quantités de carbone 14 », a déclaré Sarah Clark.
Applications potentielles de la batterie au carbone 14
Selon ses créateurs, l'un des aspects les plus prometteurs de cette batterie au diamant est sa polyvalence. Elle peut être utilisée dans une variété d'environnements et d'appareils où les sources d'énergie conventionnelles ne sont pas pratiques, en particulier dans des dispositifs médicaux tels que les implants oculaires, les appareils auditifs et les stimulateurs cardiaques. Avec une telle longévité, elle réduirait le besoin de remplacement et la détresse des patients.
Contrairement aux batteries traditionnelles, qui doivent être remplacées fréquemment, la batterie au diamant pourrait durer des décennies, ce qui réduirait l'inconfort du patient et les risques chirurgicaux. Mais la possibilité d'utiliser la batterie dans les dispositifs mentionnés dans un avenir proche suscite le scepticisme.
Par ailleurs, cette batterie au diamant serait idéale pour les missions spatiales et les régions éloignées de la Terre. Elle pourrait alimenter les engins spatiaux, les satellites et même les étiquettes de radiofréquence (RF) pendant des décennies, réduisant ainsi les coûts et prolongeant la durée de vie opérationnelle.
« Notre technologie peut soutenir toute une série d'applications, depuis les technologies spatiales et les dispositifs de sécurité jusqu'aux implants médicaux. Nous sommes impatients d'explorer ces possibilités avec nos partenaires de l'industrie et de la recherche », a déclaré le professeur Tom Scott, de l'université de Bristol.
Durabilité et impacts potentiels sur les déchets nucléaires
Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone qui se forme naturellement dans la haute atmosphère par l'action des rayons cosmiques sur l'azote. Il peut également être produit par la capture de neutrons dans les explosions nucléaires et les réacteurs de fission. Le carbone 14 est le plus souvent utilisé dans la datation au radiocarbone, un outil chronologique efficace utilisé en archéologie et dans de nombreuses autres disciplines scientifiques.
Le carbone 14 utilisé dans cette batterie au diamant est extrait de blocs de graphite, un sous-produit des réacteurs à fission nucléaire. Selon les chercheurs, en réutilisant ce matériau radioactif, la technologie permet de réduire les déchets nucléaires tout en créant une source d'énergie précieuse.
Le processus consiste à utiliser un dispositif de dépôt de plasma pour faire croître la structure du diamant. Le dispositif de dépôt de plasma est un appareil spécialisé mis au point par l'équipe de chercheurs de l'UKAEA et de l'université de Bristol. L'approche permet non seulement d'utiliser les déchets radioactifs de manière pratique, mais aussi de réduire les coûts et les difficultés liés à la sécurité du stockage.
Sarah Clark, directrice du cycle du combustible au tritium à l'UKAEA, a déclaré : « les batteries au diamant constituent un moyen sûr et durable de fournir des niveaux d'énergie continus de l'ordre du microwatt. Il s'agit d'une technologie émergente qui utilise un diamant manufacturé pour enfermer en toute sécurité de petites quantités de carbone 14 ».
Une batterie avec une durée de vie de 5 700 ans : mirage ou futur possible ?
Bien qu’impressionnante, cette batterie soulève des interrogations. Par exemple, le coût potentiellement élevé des matériaux pourrait limiter son adoption à grande échelle. De plus, la production en masse reste incertaine, malgré les efforts pour améliorer la densité énergétique et réduire les coûts. L'on est aussi en droit de se demander : qui profitera réellement de cette technologie ? Les consommateurs ou les grandes industries spatiales et médicales ?
L’équipe prévoit de perfectionner la technologie, notamment en augmentant sa puissance tout en abaissant les coûts. Cette évolution ouvrirait la voie à une commercialisation dans un avenir proche, et lancerait une ère dans laquelle les déchets nucléaires seraient recyclés et transformés en ressources précieuses.
Sources : Autorité britannique de l'énergie atomique (UKAEA), Université de Bristol
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Envoyé par jamesdu75
