Neue Batterie nutzt radioaktive Umweltstrahlung zur Stromerzeugung

Forscher der Ohio State University haben eine neuartige Batterie entwickelt, die Strahlung aus nuklearen Abfällen oder der Umge­bung zur Stromerzeugung nutzt. Diese "nukleare photovoltaische Batterie" wandelt Gamma-Strahlung in elektrische Energie um.

Leuchtende Kristalle

Herzstück des Systems sind spezielle Szintillationskristalle, die beim Kontakt mit radioaktiver Strahlung Licht emittieren. Dieses Licht wird anschließend von Solarzellen in Strom umgewandelt. Die Batterie, etwa so groß wie ein kleiner Würfel, wurde mit zwei verschiedenen radioaktiven Materialien getestet: Cäsium-137 und Kobalt-60. Während Cäsium-137 - ein Nebenprodukt der Energiegewinnung in Kernkraftwerken - eine Leistung von 288 Nanowatt erzeugte, konnte mit dem stärkeren Kobalt-60 eine Leistung von 1,5 Mikrowatt erzielt werden. Auch wenn diese Mengen weit von haushaltsüblichen Strommengen entfernt sind, reichen sie aus, um etwa kleine Sensoren zu betreiben.

Der besondere Vorteil: Die Batterie selbst enthält keine radioaktiven Stoffe und bleibt daher ungefährlich im direkten Kontakt. Sie ist vor allem für den Einsatz an Orten mit hoher Strahlenbelastung gedacht - etwa in Lagerstätten für radioaktiven Abfall, in der Raumfahrt oder bei Unterwasserforschung. Für den alltäglichen Gebrauch ist sie nicht vorgesehen.


Ein Schlüsselaspekt der Forschung war die Erkenntnis, dass die Größe und Form der eingesetzten Kristalle maßgeblich die Stromausbeute beeinflussen. Größere Kristalle können mehr Strahlung aufnehmen und entsprechend mehr Licht erzeugen. Ebenso steigern größere Solarzellen die Effizienz der Umwandlung von Licht in elektrische Energie.

Skalierung anspruchsvoll

Die Forschenden betonen, dass die Technologie noch in den Kinderschuhen steckt. Eine Skalierung für größere Anwendungen sei zwar denkbar, jedoch technisch anspruchsvoll und kostenintensiv. Dennoch sehen sie großes Potenzial, insbesondere dort, wo regelmäßige Wartung nicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil: Die Batterie könnte über lange Zeiträume hinweg Strom liefern, ohne dabei Umwelt oder Menschen zu gefährden.

Veröffentlicht wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Optical Materials: X. Gefördert wurde das Projekt von US-Behörden, die sich auf nukleare Sicherheit und Energieeffizienz spezialisiert haben. Die Wissenschaftler sehen ihre Arbeit als ersten Schritt auf dem Weg zu noch leistungsfähigeren Prototypen.


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