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Durch künstliche Diamanten könnte schwer entsorgbarer Atommüll bald Geschichte sein. Bei den meisten Stromerzeugungstechnologien wird Energie dazu verwendet, einen Magneten durch eine Drahtspule zu bewegen um Strom zu erzeugen. Der künstliche Diamant hingegen erzeugt allein durch die Positionierung nahe einer radioaktiven Quelle Ladung.
Langfristige Versorgung mit sauberer Energie
„Es gibt keine beweglichen Teile, keine Emissionen und keine Wartung, sondern nur eine direkte Stromerzeugung“, sagt Tom Scott, Professor für Werkstoffe an der University of Bristol. Durch die Einkapselung des radioaktiven Materials in Form von Diamanten, wird der nukleare Abfall in eine nuklear betriebe Batterie verwandelt und sorgt so für eine langfristige Versorgung mit sauberer Energie.
Weitere Effizienzverbesserung durch Kohlenstoff-14
Demonstriert wurde der Prototyp einer Diamantbatterie mit Nickel-63 als Strahlungsquelle. Derzeit wird allerdings daran gearbeitet die Effizienz dieser zu verbessern, indem Kohlenstoff-14 eingesetzt wird, eine radioaktive Version von Kohlenstoff. Dieser wird auch zur Milderung von Reaktionen in Kernkraftwerken eingesetzt. Der aus Graphitblöcken extrahierte Kohlenstoff-14 wird in einen Diamanten eingearbeitet, um eine nuklear betriebene Batterie herzustellen. Durch die Gewinnung von Kohlenstoff-14 aus den Blöcken nimmt deren Radioaktivität ab, wodurch die Kosten und Herausforderungen für die sichere Lagerung von nuklearem Abfall verringert werden.
„Der Kohlenstoff-14 wurde als Ausgangsmaterial gewählt, da er eine kurzwellige Strahlung abgibt, die von jedem festen Material schnell absorbiert werden kann. Der Diamant, die härteste bekannte Substanz, ist also die ideale Wahl“, erklärt Dr. Neil Fox von der School of Chemistry.
Revolution der Stromversorgung
Die Diamantbatterie hat, im Vergleich zu konventionellen Batterietechnologien, einen sehr geringen Stromverbrauch. Sie könnte durch ihre lange Lebensdauer die Stromversorgung von Geräten über lange Zeiträume hinweg revolutionieren. Die Menge an Kohlenstoff-14 in den Batterien muss noch entschieden werden. Enthielte eine Batterie nur ein Gramm davon, wäre sie in der Lage 15 Joule pro Tag zu liefern. Das ist zwar weniger als eine Alkalibatterie vom Typ AA, jedoch sind diese ja auch für eine kurzzeitige Entladung ausgelegt. Von diesen hat eine Batterie, mit einem Gewicht von circa 20 Gramm, eine Energiespeicherkapazität von 700 Joule pro Gramm, bei einem kontinuierlichen Betrieb würde diese Kapazität innerhalb von 24 Stunden verbraucht sein. Bei der Diamantenbatterie hingegen würde es ganze 5730 Jahre benötigen, um nur 50 Prozent der Energie zu verbrauchen. Somit würde sich die Batterie gerade für Bereiche eigenen, in denen eine lange Batterielaufzeit unabdingbar ist, beispielsweise für Satelliten, Drohnen oder Herzschrittmacher.
Nach Material der University of Bristol
