Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Batterij met kernafval werkt 1000 jaar

Een Amerikaans bedrijf werkt aan een batterij met nanodiamanten van hergebruikt radioactief afval. Hij zou zichzelf opladen en het 1000 jaar volhouden.

Het Amerikaanse bedrijf NDB (Nano Diamond Battery) werkt aan een prototype van een batterij die naar eigen zeggen het wereldwijde energiesysteem op zijn kop kan zetten.

Het slimme is dat de batterij radioactief afval hergebruikt om stroom op te wekken, waardoor hij niet hoeft te worden opgeladen.

Om de gebruiker te beschermen moet de batterij ingepakt worden in een ondoordringbare laag koolstof 12-diamant.

De batterij kan volgens NDB vrijwel alle vormen aannemen: van AAA tot telefoonbatterij.

© NDB

Oud grafiet zit vol bruikbare energie

De cellen van de batterij zijn van grafiet uit kerncentrales. In reactoren wordt de temperatuur gereguleerd met grafiet, en in de loop der jaren arbsorbeert het zo veel straling dat het zelf radioactief wordt.

Het grafiet is rijk aan de radioactieve isotoop koolstof 14. Als die vervalt, ontstaat er onschadelijke stikstof doordat er antineutrino’s en energierijke elektronen vrijkomen. Zo ontstaat er een elektrische stroom, die kan worden afgetapt.

NDB legt de techniek achter de batterij uit:

Extra laag diamant beschermt tegen straling

Om de stroom uit het radioactieve grafiet te kunnen halen, zet NBD het om in diamantjes van koolstof 14 door het in een vorm onder extreem hoge druk en temperatuur in elkaar te persen. De diamantstructuur werkt als een halfgeleider waarin de vrije elektronen bewegen tot ze op een supercondensator stuiten die de elektriciteit kan opslaan.

Het radioactieve koolstof 14-diamant wordt ingepakt in een laag van koolstof 12-diamant uit het laboratorium, die niet radioactief is. Omdat diamant een van de hardste materialen is die er zijn, dient deze laag als bescherming tegen straling, hoe ruw je ook met de batterij omgaat.

Het resultaat is een batterij die zichzelf voortdurend oplaadt tot de radioactieve stof inactief wordt. Koolstof 14 heeft een halfwaardetijd van 5730 jaar.

Batterij is geschikt voor smartphones en auto’s

De techniek achter de diamantbatterij is niet nieuw. Het principe is al bekend sinds de jaren 1970, en in 2016 demonstreerden wetenschappers van de University of Bristol het idee in de praktijk.

En nu heeft NDB zich voorgenomen de techniek op grote schaal toe te passen. Volgens het bedrijf zijn de batterijen geschikt voor smartphones, auto’s en alles ertussenin. Ze laden zichzelf op en gaan langer mee dan de telefoon of auto zelf.

Volgens critici zal de efficiëntie van de cellen echter zo gering zijn dat er grote batterijen nodig zijn om kleine apparaten van stroom te voorzien. De veiligheid is ook een belangrijke uitdaging. NDB stelt dat de niet-radioactieve diamantlaag de straling in de batterij houdt. Maar als er aanvullende maatregelen nodig zijn, kan de prijs flink stijgen.

NDB werkt op dit moment aan het prototype en zoekt naar financiering om de productie op te kunnen schroeven in de volgende fase van het project.

ACHTERGROND: De overstap op groen hangt af van batterijen

  • Waarom zijn batterijen belangrijk?

    Om het klimaat te kunnen redden, zullen we voor onze energie grotendeels moeten overstappen op duurzame bronnen: stroom uit aardwarmte, water, wind en zon. Duurzame energiebronnen kunnen we alleen niet zomaar aan- en uitzetten, zoals we gewend zijn met fossiele brandstoffen. Zonnecellen wekken stroom op wanneer de zon schijnt, windturbines als de wind waait, enzovoort. Daarom moeten we elektriciteit uit overproductie kunnen opslaan voor de windstille grijze dagen. Daarnaast moeten we de stroom kunnen vervoeren, zodat deze kan worden gebruikt als je niet in de buurt van het elektriciteitsnet bent.

  • Wat is de grootste uitdaging?

    De prijs. Als batterijen stroom aan het net, woningen en auto’s moeten gaan leveren, dan moeten ze zo goedkoop zijn dat ze kunnen concurreren met andere vormen van energieopslag. Het Amerikaanse ministerie van Energie denkt dat elektrische auto’s concurrerend kunnen worden als ze 1 KwH voor $125 kunnen leveren. Dat ligt nu rond de $156 per KwH. De makkelijkste manier om de prijs te verlagen is de energiedichtheid – de hoeveelheid elektriciteit die één batterij kan opslaan – te vergroten.

  • Welke batterijen hebben het grootste potentieel?

    De lithiumionbatterij heeft de grootste energiedichtheid en is dan ook veruit het meest populaire batterijtype. De energiedichtheid in een lithiumionbatterij hangt af van de materialen waarvan de elektroden zijn gebouwd, en daarom wordt er hard gewerkt aan de ontwikkeling van nieuwe typen elektroden van nieuwe materialen. Anoden worden nu nog vaak van koper en grafiet gemaakt, maar als we ze van lithium maken, kan dat een tien keer zo grote energiedichtheid opleveren. Lithiumanoden hebben wel de neiging om uit te zetten, waardoor de batterijen kortsluiting kunnen geven of zelfs exploderen. Een nieuwe, veelbelovende werkwijze is de anode te stabiliseren met nanotechnologie, maar dat is nog geen goedkope oplossing voor massaproductie. Innovatie in batterijtechnologie is vaak een balansoefening, want elke verbetering jaagt de kosten op. Maar gelukkig gaat het de goede kant op.

  • Hoe ziet de toekomst voor batterijen eruit?

    De prijs van lithiumionbatterijen is sinds 2010 gedaald met 90%, en in de VS zijn er nu naar schatting drie keer zo veel batterijwetenschappers als tien jaar geleden. De vraag naar duurzame energie en batterijen vliegt omhoog, en de innovatie versnelt. Volgens schattingen kan de prijs per KwH al in 2030 zijn gezakt tot $62 . Zo kan de batterij alle concurrentie verslaan.

Lees ook:

Zonnecellen

Omgekeerde zonnecel wekt ’s nachts stroom op

9 minuten
Batterijen

Met nieuwe batterij laden je computer en telefoon razendsnel op

3 minuten
Batterijen

Bacteriën leveren stroom in nieuwe batterij

1 minuut

Log in

Ongeldig e-mailadres
Wachtwoord vereist
Toon Verberg

Al abonnee? Heb je al een abonnement op ons tijdschrift? Klik hier

Nieuwe gebruiker? Krijg nu toegang!

Reset wachtwoord

Geef je mailadres op, dan krijg je een e-mail met aanwijzingen voor het resetten van je wachtwoord.
Ongeldig e-mailadres

Voer je wachtwoord in

We hebben een mail met een wachtwoord gestuurd naar

Nieuw wachtwoord

Enter a password with at least 6 characters.

Wachtwoord vereist
Toon Verberg