Las tradicionales baterías químicas que utilizamos a diario, presentan una serie de limitaciones que son muy difíciles de evitar. Entre las más importantes encontramos su vida útil reducida a pocos años y que sólo pueden trabajar en forma satisfactoria dentro de un rango muy limitado de temperaturas y presiones atmosféricas. Peter Cabauy, de City Labs Inc., decidió estudiar sobre nuevos tipos de materiales y encontró en el Tritio un material que permite obtener baterías seguras, que no son afectadas por factores atmosféricos y que como gran sorpresa, son capaces de funcionar durante 20 años o más. Por supuesto, estamos hablando de Tritio, un material radioactivo que ofrece vida a estas nuevas baterías betavoltaicas.
Durante décadas, muchos investigadores reconocieron la necesidad de una fuente de energía que tuviera larga vida útil, en especial, donde los consumos no fueran elevados ni considerables. Por citar un ejemplo, podemos hablar de una aplicación militar, dentro de vehículos aéreos no tripulados. Toda la información que se intercambia entre la estación base y el UAV (Unmanned Aerial Vehicles) deben estar cifrados y estas claves (de cifrado) requieren de en elevado nivel de seguridad. Estos sistemas, por lógica, funcionan con baterías y para este objetivo siempre se ha apelado a las del tipo botón o moneda (basadas en Litio). Sin embargo, su rendimiento es muy pobre por diversas situaciones como puede ser el hecho de volar por momentos a más de 10 mil metros de altura, con temperaturas cercanas a los 60°C bajo cero (-60°C) para luego descender y pasar a volar a baja altura, sobre el abrasador calor del desierto. A pesar de que City Labs no logró obtener avances en materia de innovación sobre desarrollos químicos que permitieran alcanzar el objetivo, los investigadores de la compañía decidieron avanzar sobre un tipo de batería, basada en la tecnología Betavoltaica, investigación de la cuál se habló en su momento, aquí en NeoTeo.
Para aquellos que no lo saben, las Baterías Betavoltaicas operan a través de radioisótopos y lo hacen como si fuera una célula fotovoltaica. Estas baterías absorben la radiación, pero en vez de hacerlo desde la luz solar, la radiación proviene desde una fuente física que emite electrones. “Sobre el calor, el frío, la lluvia o el sol, este combustible está siempre trabajando, emitiendo electrones“, expresó Cabauy. “Además, es un sistema capaz de resistir cambios bruscos de temperatura y puede durar 20 años funcionando o más“. La idea de utilizar energía por radioisótopos en las baterías, ha existido desde mitad del siglo pasado, pero los intentos anteriores utilizaban radioisótopos de alta energía y los electrones terminaban por destruir todos los sistemas de semiconductores sobre los que actuaban. En esta ocasión, City Labs se centró en el Tritio como fuente de radiación, ya que este material, es uno de los radioisótopos más benignos, es decir, es el menos perjudicial.
“Utilizando como material fundamental el Tritio, los electrones beta son los menos poderosos, y hasta una hoja de papel podría detenerlos“, afirma Cabauy. “Esto es excelente para mantener los mejores márgenes de seguridad, pero es complicado conseguir una energía suficiente como para alimentar circuitos electrónicos y para lograr una recuperación útil a partir del “bombardeo” del semiconductor utilizado para capturar los electrones y formar así la batería (el formato de circuito integrado no es casual) “. A partir del año 2006 y hasta el 2008, el equipo se centró en el desarrollo de la estructura de los semiconductores, para luego lograr las licencias reglamentarias. Estas licencias certifican la seguridad del producto, y son necesarias para permitir que cualquier persona, sin necesidad de conocimientos previos sobre radiación, pueda comprar y utilizar estas baterías sin riesgo alguno. Para alcanzar este objetivo, City Labs se asoció con Lockheed Martin, quien estaba interesado en estos dispositivos, orientados a sus aplicaciones militares, con la necesidad de obtener baterías que puedan trabajar entre -50°C y +150°C.
Más allá de las aplicaciones militares, City Labs encuentra, por ejemplo, posibles aplicaciones en el campo de la medicina. “Imaginemos a una empresa médica buscando supervisar el nuevo crecimiento de un tumor. Las baterías convencionales de tipo botón, ubicadas dentro de un sensor, tendría que ser reemplazadas con reimplantes cada seis meses. Con este desarrollo, las baterías de tritio pueden durar décadas “, aseguró entusiasmado Cabauy. Gracias al lanzamiento de este producto en forma comercial, las aplicaciones de microelectrónica o el reemplazo de baterías en lugares de difícil acceso son una realidad que transformará muchas áreas que antes eran dominadas por las baterías tipo botón o moneda. El modelo P100 (foto de cabecera del artículo) es capaz de alimentar, por ejemplo, dispositivos de tecnología nanoWatt en forma continua durante 20 años o más, en sistemas embebidos. Las etiquetas RFID, los RTC (Real Time Clock), las memorias SRAM, los microcontroladores o la microelectrónica del tipo ASIC o FPGA, encontrarán en estas baterías una fuente energética ideal para un funcionamiento que puede superar las expectativas de la aplicación, en muchos casos. En NeoTeo, teníamos la noticia de que se estaban elaborando estas baterías betavoltaicas, hoy sabemos que, gracias a City Labs y el Tritio, son una realidad comercial.
