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El dispositivo convierte directamente la radiación beta en corriente eléctrica y no necesita recargarse, aunque su potencia de apenas 1,3 microvatios limita su utilización a sensores, implantes y equipos de consumo extremadamente reducido

Un equipo de investigadores chinos ha presentado una batería nuclear de carbono-14 capaz de producir electricidad de forma continuada durante miles de años sin recargarse.

El dispositivo, denominado Qianjiyuan Tianshu, ha sido desarrollado por la Universidad Normal del Noroeste de China en colaboración con la empresa tecnológica Gansu Zhulong Technology.

La batería utiliza la desintegración natural del carbono-14 y un semiconductor de carburo de silicio para generar una pequeña corriente eléctrica. A diferencia de las baterías convencionales, no almacena energía mediante una reacción química que se agota después de varios ciclos de carga.

Mientras el material radiactivo continúe desintegrándose, la batería seguirá produciendo electricidad.

Sin embargo, esta extraordinaria duración tiene una contrapartida fundamental: su potencia máxima es de aproximadamente 1,3 microvatios, una cantidad millones de veces inferior a la necesaria para alimentar un teléfono móvil, un ordenador portátil o cualquier electrodoméstico.

No estamos ante una batería destinada a sustituir las actuales celdas de litio, sino ante una fuente de energía diminuta y extremadamente duradera para dispositivos que deben funcionar durante décadas sin mantenimiento.

¿Cómo funciona una batería nuclear?

Las baterías nucleares aprovechan la energía liberada por la desintegración espontánea de determinados isótopos radiactivos.

No funcionan como un reactor nuclear y tampoco producen una reacción en cadena. El material radiactivo se desintegra lentamente por sí mismo siguiendo un proceso físico natural.

La nueva batería china pertenece a la categoría de las baterías betavoltaicas.

Su funcionamiento recuerda parcialmente al de una célula fotovoltaica. En un panel solar, los fotones de la luz golpean un material semiconductor y liberan electrones, creando una corriente eléctrica.

En una batería betavoltaica, la energía no procede de la luz solar, sino de las partículas beta emitidas durante la desintegración radiactiva.

Cuando el carbono-14 se transforma gradualmente en nitrógeno-14, emite electrones de alta energía. Estas partículas interactúan con el semiconductor, generan pares electrón-hueco y producen una corriente eléctrica utilizable.

El proceso ocurre continuamente, tanto de día como de noche, sin combustible adicional y sin necesidad de conectar la batería a un cargador.

El carbono-14 tarda milenios en desintegrarse

El carbono-14 es un isótopo radiactivo del carbono conocido por su utilización en la datación de restos arqueológicos.

Su principal característica es una vida media de aproximadamente 5.730 años. Esto significa que, transcurrido ese periodo, todavía permanecerá sin desintegrarse la mitad del carbono-14 original.

Después de otros 5.730 años quedará la mitad de esa mitad, es decir, una cuarta parte de la cantidad inicial.

La batería no dejará de funcionar repentinamente al llegar a una fecha determinada. Su potencia disminuirá de forma extraordinariamente lenta a medida que se desintegre el material radiactivo.

Esta propiedad permite hablar de una duración teórica de miles de años. No obstante, eso no significa necesariamente que todos los componentes físicos del dispositivo puedan permanecer intactos durante tanto tiempo.

Los semiconductores, conexiones, encapsulados y circuitos electrónicos también envejecen. Por tanto, la vida media del carbono-14 determina durante cuánto tiempo puede existir la fuente energética, pero no garantiza por sí sola que la batería completa funcione durante cinco o diez mil años.

Carburo de silicio para convertir la radiación

El dispositivo utiliza carburo de silicio, también conocido como SiC, como material semiconductor encargado de transformar las partículas beta en electricidad.

Este compuesto presenta varias ventajas frente al silicio tradicional. Soporta temperaturas elevadas, ofrece una gran resistencia mecánica y puede trabajar en entornos con niveles de radiación que degradarían más rápidamente otros semiconductores.

Según sus desarrolladores, la batería puede funcionar dentro de un intervalo de temperaturas situado entre los 100 grados bajo cero y los 200 grados centígrados.

Esta resistencia la convierte en una candidata para equipos instalados en el espacio, regiones polares, fondos oceánicos, instalaciones industriales o cualquier lugar donde sustituir una batería convencional resulte difícil o imposible.

Solo produce 1,3 microvatios

La nueva batería genera aproximadamente 2,06 voltios y una corriente de 0,713 microamperios. Su potencia máxima se sitúa alrededor de 1,3 microvatios.

Para comprender la escala, un microvatio equivale a una millonésima de vatio.

Un teléfono móvil puede necesitar varios vatios durante su utilización. Un ordenador portátil suele consumir decenas de vatios y un procesador moderno puede superar ampliamente los 100 vatios bajo carga.

Serían necesarias cantidades enormes de estas baterías para alimentar directamente uno de esos dispositivos.

Su verdadera ventaja no es proporcionar mucha energía, sino entregar una corriente muy pequeña de forma continuada durante un periodo extraordinariamente largo.

La batería puede conectarse a un condensador o a otro sistema de almacenamiento. La corriente generada se acumula lentamente y, cuando existe suficiente energía, el dispositivo realiza una acción breve: encender un LED, efectuar una medición o transmitir un pequeño paquete de datos.

Después, el sistema vuelve a acumular energía hasta el siguiente ciclo.

Este planteamiento permite mantener operativos sensores que solo necesitan activarse ocasionalmente.

Quince veces más potencia por volumen

La nueva batería representa una evolución del prototipo Zhulong-1, también llamado Candle Dragon-I, presentado por el mismo equipo en 2024 y dado a conocer públicamente en 2025.

Aquel modelo tenía una potencia máxima de 433 nanovatios, una tensión en circuito abierto de 2,1 voltios y una corriente de cortocircuito de 282 nanoamperios.

Los investigadores consiguieron utilizarlo junto con un sistema de almacenamiento para alimentar temporalmente un chip Bluetooth y transmitir una señal inalámbrica.

También mantuvieron un LED funcionando durante varios meses mediante pulsos intermitentes, acumulando decenas de miles de destellos.

La segunda generación aumenta la potencia máxima aproximadamente 2,6 veces y la corriente de cortocircuito unas 2,5 veces.

El equipo también ha reducido notablemente el volumen efectivo del dispositivo y utiliza alrededor del 22% de la cantidad de material radiactivo necesaria en el diseño anterior.

Como resultado, la densidad de potencia por volumen habría aumentado unas 15,5 veces.

A pesar de la mejora, continúa perteneciendo al terreno de la microelectrónica de consumo ultrabajo.

¿Es peligrosa una batería de carbono-14?

La palabra “nuclear” suele producir una reacción inmediata de preocupación, pero no todas las fuentes radiactivas presentan el mismo nivel de riesgo.

El carbono-14 emite radiación beta de baja energía. Estas partículas tienen una capacidad de penetración limitada y pueden quedar bloqueadas mediante un encapsulado adecuado.

El propio semiconductor y la estructura exterior de la batería actúan como barreras destinadas a mantener el material radiactivo completamente aislado.

En condiciones normales y con el dispositivo intacto, la exposición externa debería ser muy reducida.

Sin embargo, esto no significa que el carbono-14 pueda manipularse sin precauciones. Si el encapsulado se rompiera y el isótopo entrara en el organismo mediante inhalación o ingestión, el material radiactivo podría incorporarse a los tejidos.

Por esta razón, una posible comercialización necesitaría estrictos controles de fabricación, transporte, utilización, recuperación y tratamiento al final de la vida útil.

Estas baterías no deberían terminar mezcladas con los residuos electrónicos convencionales.

La seguridad real también tendrá que ser verificada mediante pruebas independientes y las certificaciones correspondientes antes de que puedan emplearse masivamente en productos médicos o industriales.

¿Dónde podría utilizarse?

La aplicación más evidente se encuentra en dispositivos que consumen muy poca energía y deben permanecer funcionando durante largos periodos sin intervención humana.

Entre sus posibles usos se encuentran:

• Sensores ambientales instalados en regiones remotas.
• Equipos de medición desplegados en el fondo del océano.
• Balizas y dispositivos de seguimiento de consumo ultrabajo.
• Sondas espaciales y pequeños instrumentos científicos.
• Sensores estructurales integrados en puentes, túneles o edificios.
• Dispositivos militares que deban permanecer en espera durante años.
• Marcapasos y otros implantes médicos.
• Redes de sensores para el Internet de las cosas.
• Instrumentación destinada a misiones lunares o marcianas.

En los implantes médicos, una batería capaz de funcionar durante décadas podría evitar operaciones destinadas exclusivamente a sustituir la fuente de alimentación.

No obstante, antes de llegar a ese punto será imprescindible demostrar su biocompatibilidad, seguridad y fiabilidad durante periodos prolongados.

Una batería nuclear no es una novedad absoluta

Las baterías nucleares se utilizan desde hace décadas en el sector espacial.

Las sondas Voyager, los vehículos enviados a Marte y otras misiones alejadas del Sol emplean generadores termoeléctricos de radioisótopos, conocidos como RTG.

Estos sistemas utilizan el calor producido por la desintegración de materiales como el plutonio-238 y lo convierten en electricidad mediante termopares.

Las baterías betavoltaicas funcionan de otra manera. En lugar de aprovechar el calor, convierten directamente la radiación beta en electricidad utilizando un semiconductor.

Los RTG pueden producir mucha más potencia, pero también son mayores, generan calor y utilizan isótopos difíciles de obtener. Las baterías de carbono-14 ofrecen potencias diminutas, aunque pueden fabricarse en formatos compactos para aplicaciones microelectrónicas.

También podría aprovechar residuos nucleares

El carbono-14 puede encontrarse en determinados residuos producidos por reactores nucleares, especialmente en algunos componentes de grafito utilizados en centrales antiguas.

La extracción y reutilización de ese carbono-14 podría convertir parte de un residuo radiactivo de larga duración en una fuente energética.

La idea resulta atractiva, pero el proceso de separación, purificación y fabricación debe ser seguro y económicamente viable.

También habrá que analizar si la energía obtenida durante la vida de la batería compensa la energía y los recursos necesarios para fabricar el dispositivo.

No alimentará nuestros móviles, pero podría cambiar los sensores

La expresión “batería que dura miles de años” puede llevar a imaginar teléfonos que nunca necesitan cargarse o vehículos eléctricos con autonomía ilimitada.

La realidad es muy diferente.

Con una potencia de 1,3 microvatios, la batería china no puede alimentar directamente ninguno de esos dispositivos. Su producción energética es pequeña incluso comparada con una pila de botón.

Su importancia se encuentra en combinar tres propiedades poco habituales: funcionamiento continuo, tamaño reducido y una vida potencial extraordinariamente larga.

Para un sensor que solo transmite unos pocos datos cada varias horas, una fuente de energía de este tipo podría resultar mucho más útil que una batería convencional de gran capacidad.

El avance chino no resuelve el almacenamiento energético de ordenadores, móviles o vehículos, pero puede abrir una nueva generación de dispositivos autónomos que funcionen durante décadas sin mantenimiento.

Y en lugares como el espacio, el fondo del océano o el interior del cuerpo humano, no tener que cambiar jamás una batería puede ser mucho más importante que disponer de una gran potencia.

Fuentes consultadas: Datos técnicos de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear de China, información sobre la nueva generación publicada por el South China Morning Post y artículo de referencia de Xataka México.