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Batterien aus Atommüll – zu gut, um wahr zu sein?

Autor: Tom Dietrich · Zuletzt aktualisiert: 21.07.24

Nachhaltigkeit · 7 Min. Lesedauer

Batterien aus Atommüll – zu gut, um wahr zu sein? - Titelbild

Die neue technologische Sensation: Wissenschaftler haben es geschafft, aus Atommüll Diamant-Batterien herzustellen, die Tausende Jahre lang halten können. 

Batterien als Lösung für Atommüll?

 

Kernenergie gilt als saubere Energiequelle, weil sie kein Kohlendioxid ausstößt, obwohl sie gefährliche radioaktive Abfälle produziert, die sehr schwer zu verarbeiten und zu entsorgen sind. Ein Team von Wissenschaftlern hat möglicherweise einen Weg gefunden, mit nuklearen Abfällen umzugehen, der dabei die Batterietechnologie, wie wir sie derzeit kennen, für immer verändern könnte.
 
Die Idee dazu hatten Forscher, Physiker und Chemiker der Universität Bristol und begannen schon 2016 mit der Entwicklung von sogenannten radioaktiven Diamantbatterien. Sie stellten ihre Kreation als „beta-voltaisches Gerät“ vor, was bedeutet, dass es durch den Betazerfall von Atommüll betrieben wird. Doch was ist der Betazerfall?

Batterien als Lösung für Atommüll
Batterien als Lösung für Atommüll

So funktioniert die Batterie aus Atommüll

 

Wenn der Kern eines Atoms zu viele Teilchen hat, gibt er einige von ihnen ab, um ein stabileres Verhältnis von Protonen zu Neutronen zu schaffen. Dieser Prozess wird als Betazerfall bezeichnet. Dabei entsteht eine ionisierende Strahlung, die so genannte Betastrahlung, welche zahlreiche Betateilchen enthält, die auch schnelle und hochenergetische Elektronen oder Positronen genannt werden.
 
Eine typische beta-voltaische Zelle besteht aus Halbleitern, die zwischen dünnen Schichten aus radioaktivem Material eingeschlossen sind. Die Betateilchen, die vom Kernmaterial während seines Zerfalls freigesetzt werden, lösen im Halbleiter Elektronen aus, was zur Erzeugung von Strom führt. Die Leistungsdichte der radioaktiven Quelle nimmt jedoch mit zunehmendem Abstand zum Halbleiter ab. Daher sind Nuklearbatterien normalerweise wesentlich weniger leistungsfähig als andere Batterietypen. Hier kommt jedoch der polykristalline Diamant (PCD) ins Spiel. 
 
Die chemische Abscheidung aus der Gasphase, ein Verfahren, das häufig zur Herstellung synthetischer Diamanten verwendet wird, ist auch die Methode zur Herstellung der radioaktiven Batterien. Durch die Verwendung von radioaktivem Methan, das auf bestrahlten Reaktorgrafitblöcken vorkommt, haben die Forscher die Methode modifiziert, um radioaktive Diamanten zu züchten.
  
Diese Diamanten haben die Fähigkeit, als Halbleiter und radioaktive Quellen zu fungieren.  Mit ihnen kann eine langlebige Batterie, die nicht aufgeladen werden muss, wenn sie Betastrahlung ausgesetzt ist, mit Energie versorgt werden. Dank des Atommülls, mit dem die sie gefüllt ist, kann sie über Hunderte von Jahren kontinuierlich aufgeladen werden, ohne dass es zu einer messbaren Verschlechterung der Ladung kommt. Eine einzige Batterie kann also theoretisch mehr als tausend Jahre lang verwendet werden, ohne dass sie ausgetauscht oder geladen werden muss.

 Die neue Energiequelle? - Batterien aus Atommüll
Die neue Energiequelle? - Batterien aus Atommüll

Batterien aus Atommüll – Der Prototyp


Bis jetzt wurde schon ein funktionsfähiger Prototyp der Atommüll-Batterie gebaut. Dieser kann jedoch nicht in typischen Geräten wie Laptops oder Mobiltelefonen verwendet werden. Die Verwendung ist aufgrund der noch sehr geringen Leistung erst auf kleine Geräte mit niedrigem Energiebedarf beschränkt. Forscher arbeiten jedoch schon an einer neuen Technologie, die es ihnen ermöglicht, die Erfindung weiterzuentwickeln, sodass sie in einem großen kommerziellen Maßstab eingesetzt werden kann. 
 
Das erste Produkt von Arkenlight, einem englischen Unternehmen, das die radioaktive Diamantbatterie aus Bristol vermarktet, soll in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 als Mikrobatterie für Herzschrittmacher und Sensoren auf den Markt kommen.


Schlussendlich wird nur die Zeit zeigen, ob die Batterie aus Atommüll eine technologische Revolution wird oder nie auf dem Markt erscheint.


Tom Dietrich

Tom Dietrich

Redakteur

Bachelor-Student im Fach Medien und Kommunikation mit besonderer Begeisterung für Finanzthemen. Börseninvestor seit dem 18. Lebensjahr.

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