Neues Konzept für Betabatterien

Entwickelt wurden das Konzept und die Herstellungstechnik durch ein nordamerikanisches Forscherteam der University of Rochester, der University of Toronto, des Rochester Institute of Technology und der Betabatt Inc. mit Unterstützung der US National Science Foundation (NSF). Die Weiterentwicklung bis zur praktischen Anwendung erfolgt durch die US Air Force Research Laboratories. Mit der Markteinführung rechnen die Entwickler in zwei bis drei Jahren.

Aufbau der Betabatterien

Die Batterie besteht aus einem Stück Hartplastik und Halbleiterdioden, die - ähnlich wie herkömmliche Batterien - hermetisch in ein Metallgehäuse eingeschlossen werden. Als Energiequelle dient chemisch im Hartplastik eingebundenes T. Dieses zerfällt unter Abgabe von Betastrahlung mit einer Energie von maximal 18,6 Kiloelektronenvolt in Helium. Die Halbwertszeit liegt bei 12,6 Jahren. Die Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie erfolgt in den Halbleiterdioden aus dotiertem Silizium. Die Dioden haben eine Dicke von 0,5 mm und sind mit Poren in Nanogrösse durchsetzt. Diese patentierte Struktur erlaubt es, fast die ganze Strahlenenergie zu nutzen.

Im Vergleich zu chemischen Batterien haben solche Betabatterien auf das Volumen bezogen zwar eine spezifische Leistung von nur rund einen Tausendstel, aber diese Leistung steht ohne Unterbruch 10-20 Jahre lang zur Verfügung. Zudem arbeitet die Batterie problemlos in einem Temperaturbereich von -100 °C bis +150 °C, gibt praktisch keine Wärme ab und ist äusserst erschütterungsfest. Auch lässt sich ihr geometrischer Aufbau weitgehend an den vorgesehenen Einsatz anpassen.

Einsatz und Sicherheit

Im Vordergrund steht der Einsatz an Orten, wo der Austausch chemischer Batterien aufwendig und schwierig ist, also etwa in Fühlern zur Überwachung grosser Bauwerke, in Wetter- und Luftüberwachungsstationen, in Satelliten oder auch in medizinischen Implantaten wie Herzschrittmachern. Eine zweites Einsatzfeld sind batteriebetriebene Geräte wie Notebooks, die nur stundenweise gebraucht werden und dann wieder längere Zeit abgeschaltet bleiben: Während den Abschaltungen lädt die Betabatterie einen Geräteakkumulator auf, womit das Nachladen über das Stromnetz oder der Batterieaustausch entfallen.

Die Entwickler erachten die Sicherheit der Betabatterien als hoch, denn sie enthalten weder Flüssigkeiten, noch chemisch aktive Stoffe. Die Betastrahlung des radioaktiven T hat eine so tiefe Energie, dass zur Abschirmung eine Folie oder ein Blatt Papier ausreicht. Dank der chemischen Bindung an das Hartplastik ist das T wenig reaktiv und eine Lösung oder ein Austausch mit normalem Wasserstoff erfolgt äusserst langsam. Sollte das Plastik verbrennen, würde die Luftfeuchtigkeit flüchtiges T sofort verdünnen. In der Tat wird T seit Jahrzehnten problemlos in sogenannten Betalichtern und Leuchtzifferblättern von Flugzeuginstrumenten oder Armbanduhren eingesetzt.