Des scientifiques de l’Université de Bristol, en association avec l’Autorité britannique de l’énergie atomique (UKAEA), au Royaume-Uni, ont réussi à mettre au point une source d’électricité fiable et durable, le mot est faible. Le résultat est une batterie basée sur une infime quantité de carbone 14, enfermé en toute sécurité dans un diamant. Avec une période radioactive de 5 730 ans, l’autonomie de ce dispositif serait de plusieurs milliers d’années sans nécessiter de rechargement. Cette pile aurait des domaines d’application très variés, et serait notamment précieuse pour la santé.
Le carbone-14 est toujours couramment exploité pour dater les objets anciens, dans le cadre de recherches archéologiques. Dans le cas présent, c’est l’énergie dégagée par la désintégration radioactive du carbone-14, qui est exploitée. Les chercheurs comparent le fonctionnement de cette batterie à celui des panneaux solaires. La différence est qu’au lieu de convertir la lumière en électricité, elle utilise des électrons à déplacement rapide issus de la désintégration radioactive. La moitié des atomes de carbone-14 est désintégrée en azote 14 au bout de 5 730 ans. Cette batterie peut donc alimenter des appareils pendant des périodes défiant l’imagination, sans nécessiter de rechargement.
Cette batterie est basée sur du carbone-14 enfermé dans un diamant, un des matériaux les plus durs connus. Son rayonnement à courte portée est absorbé par l’enveloppe en diamant. La batterie capture en toute sécurité les radiations pour produire des niveaux d’électricité très faibles. Sarah Clark, directrice du cycle de combustible au tritium à l’UKAEA, souligne la durabilité et la sécurité du dispositif. Elle évoque aussi la polyvalence des applications possibles, notamment en médecine. En plus de sa dureté, le diamant a une autre qualité : la biocompatibilité. Cette batterie en diamant pourrait alimenter des implants tels que des stimulateurs cardiaques, des prothèses auditives et des appareils oculaires. Des utilisations dans le domaine spatial sont aussi avancées, et plus largement dans des environnements ou des appareils pour lesquels les sources d’énergie conventionnelles ne seraient pas pratiques.
Un article avait déjà été consacré au travail de recherche sur une batterie en diamant, mené à l’Université de Bristol : le projet ASPIRE (pour Advanced Self-Powered sensor units in Intense Radiation Environments). Ces diamants étaient fabriqués à partir de déchets provenant de l’ancienne centrale nucléaire de Berkeley dans le Gloucestershire, la première arrêtée au Royaume-Uni, en 1989. Trente ans après, les scientifiques ont pu accéder sous la centrale, lieu de stockage des blocs de graphite utilisés pour modérer la réaction. En 2016, les chercheurs avaient mis en évidence la concentration de carbone-14 radioactif à la surface de ces blocs, son extraction diminuant de fait leur radioactivité.
Le choix du carbone-14 s’explique par son rayonnement à courte portée, rapidement absorbé par tout matériau solide. Les chercheurs l’ont donc incorporé à du diamant fabriqué à l’Université de Bristol. Car mis en contact avec une source radioactive, le diamant artificiel produit une charge. Tom Scott, professeur de matériaux au Centre d’analyse des interfaces de l’Université et membre de l’Institut Cabot, déclarait en 2016 : « En encapsulant des matières radioactives dans des diamants, nous transformons un problème de déchets nucléaires en une batterie à énergie nucléaire et en un approvisionnement durable en énergie propre ».
University of Bristol : https://www.bristol.ac.uk/news/2024/december/diamond-battery-media-release.html
