Baterai Nuklir Berbasis Air (Water-Based Nuclear Battery) sebagai Sumber Energi Bersih yang Berkelanjutan

Para peneliti yang bekerja di University of Missouri (MU) mengklaim telah mampu mebuat sebuah prototipe baterai  bertenaga nuklir berbasis air (Water-based nuclear battery) yang diyakini lebih tahan lama dan lebih efisien daripada teknologi baterai saat ini. Pada akhirnya baterai ini kelak diharapkan dapat digunakan untuk pasokan listrik di kendaraan, pesawat ruang angkasa, dan aplikasi lain di mana waktu guna, keandalan, dan efisiensi adalah hal yang terpenting.

Water-based Nuclear Battery illustration

"Betavoltaics, sebuah teknologi baterai yang menghasilkan listrik dari radiasi, telah dipelajari sebagai sumber energi sejak tahun 1950-an," kata profesor Jae Kwon W., dari College of Engineering di MU. "Teknologi nuklir terkontrol secara inheren tidak berbahaya. Kita sudah memiliki banyak contoh kegunaan dari teknologi nuklir dalam kehidupan kita sehari-hari, misalnya detektor kebakaran di kamar tidur dan tanda keluar darurat di gedung-gedung."

Memanfaatkan radio isotop strontium-90 untuk meningkatkan energi elektrokimia yang dihasilkan dalam larutan berbasis air, para peneliti itu telah berhasil memanfaatkan sebuah elektroda nanostructured titanium dioxide yang dijadikan sebagai katalis untuk dekomposisi air. Katalis tersebut digunakan untuk membantu pemecahan air dalam hubungannya dengan penggunaan berbagai macam senyawa oksigen untuk pemanfaatan energi radiasi.

Hasilnya, ketika radiasi beta berenergi tinggi (high-energy beta radiation) melewati platinum dan nanoporous titanium dioxide, terbentukan pasangan electron-hole dalam titanium dioksida, dan akhirnya menciptakan aliran elektron / arus listrik.

Air bertindak sebagai buffer atau penahan dan permukaan plasmons dibuat dalam perangkat yang ternyata menjadi sangat berguna dalam meningkatkan efisiensi," kata Kwon. "Metode ini tidak mudah beku pada suhu yang sangat rendah sekalipun dan bisa bekerja untuk berbagai macam aplikasi termasuk baterai mobil dan, jika dikemas dengan baik, mungkin bisa digunakan untuk pesawat ruang angkasa."

Baterai ini adalah baterai nuklir pertama (selain NanoTritium yang pernah dibuat oleh City Labs) yang telah mampu diproduksi untuk memanfaatkan kelebihan dari radiolisis (membelah air -water-splitting- dengan radiasi) untuk menghasilkan listrik saat ini, pada tingkat energi yang lebih tinggi dan suhu yang lebih rendah dari sebelumnya. Selain itu baterai ini diklaim juga memiliki efisiensi yang jauh lebih besar daripada teknik pembangkitan energi dengan metode water-splitting lainnya.

Klaim tersebut tidak hanya isapan jempol belaka. Tidak seperti metode Photocatalytic water-splitting lain untuk memproduksi energi, metode radiasi beta energi-tinggi ini memproduksi juga radikal bebas di dalam air yang mengakibatkan energi kinetik mampu dikombinasikan atau dijebak di dalam molekul air, sehingga radiasi tersebut dapat dikonversikan menjadi listrik (dengan menggunakan elektroda platinum/titanium dioxide yang telah dijelaskan sebelumnya) pada suhu kamar.

Metode ini mirip dengan yang diaplikasikan pada sel surya, yaitu dengan adanya mekanisme pemindahan energi melalui pasangan electron-hole. Akan tetapi, radikal bebas (energi radiasi) yang diproduksi akibat dari energi foton sangat sedikit. Selain itu terbatas juga hanya pada spektrum cahaya tampak dan bahkan pada level energy yang bisa dikatakan rendah.

Di sisi lain, radiasi beta yang diproduksi dari sumber Strontium, dengan kemampuannya untuk meningkatkan reaksi kimia yang melibatkan radikal bebas pada tingkat energi elektron yang lebih besar, adalah cara yang jauh lebih efisien untuk menghasilkan energi yang sangat tahan lama dan handal. Bahkan boleh dikatakan sangat besar, sehingga baterai nuklir berbasis air ini mungkin mampu menawarkan solusi alternatif untuk sel surya sebagai sumber energi yang sustainable dan rendah polusi.

Hasil penelitian ini telah di publikasikan di Nature.

Sumber : University of Missouri