Chưa từng có trong lịch sử, láng giềng Việt Nam phát minh ra loại pin 'bất tử' dùng nửa thế kỷ không cạn, tuổi thọ lên đến hàng nghìn năm

Tờ Sina đưa tin, một doanh nghiệp công nghệ tại Vô Tích (Trung Quốc) đã phối hợp với Đại học Sư phạm Tây Bắc (Trung Quốc) phát triển thành công pin hạt nhân carbon-14 có tuổi thọ lý thuyết lên tới hàng nghìn năm, được gọi là có thể “cung cấp điện vĩnh viễn”.

“Pin nghìn năm” ra đời

Vấn đề thời lượng pin từ lâu luôn là bài toán nan giải trong giới công nghệ. Dù điện thoại ngày nay có nhiều chức năng, nhưng thời lượng pin lại khiến người dùng ngày càng lo lắng, dùng lâu còn thường xuyên gặp tình trạng chai pin, buộc phải thay mới.

Năm 2025, một nhóm nghiên cứu khoa học của Trung Quốc đã công bố phát minh đột phá lớn đó là pin hạt nhân carbon-14 đầu tiên. Về mặt lý thuyết, loại pin này có thể sử dụng trong hàng nghìn năm, được kỳ vọng sẽ giải quyết mọi vấn đề tồn tại của pin hiện nay.

Nguyên lý cốt lõi của pin carbon-14 thực chất không quá phức tạp, nó dựa vào sự phân rã của đồng vị carbon-14 để tạo ra điện năng. Carbon-14 có chu kỳ bán rã cực dài, lên tới 5.730 năm.

Điều này có nghĩa là phải mất 5.730 năm thì độ phóng xạ của nó mới giảm đi một nửa. Theo tính toán, loại pin này về mặt lý thuyết có thể phát điện liên tục trong hàng nghìn năm. Khi thiết bị được lắp pin này, gần như tương đương với việc sở hữu một “động cơ không bao giờ mất điện”.

Ngoài ra, mật độ năng lượng của nó cũng rất ấn tượng, đạt 2.200mWh/g, cao gấp hàng chục lần so với pin lithium thông thường. Nhờ đó, các thiết bị cấy ghép như máy tạo nhịp tim về mặt lý thuyết có thể chỉ cần cấy một lần và không cần bảo trì suốt đời.

Tuy nhiên, do đây là pin hạt nhân, quá trình phát điện phụ thuộc vào sự phân rã đồng vị, nên câu hỏi đặt ra là: Liệu loại pin này có thực sự an toàn?

Ưu thế tuổi thọ dài, bền bỉ, an toàn

Trước hết, về tuổi thọ, dù chu kỳ bán rã của carbon-14 là 5.730 năm, nhưng đây chỉ là giá trị lý thuyết. Với điều kiện khoa học hiện nay, con người chưa thể kiểm chứng trực tiếp trong hàng nghìn năm, nhưng dữ liệu thí nghiệm cho thấy tốc độ suy giảm năng lượng của pin là rất chậm.

Trong vòng 50 năm hiệu suất suy giảm không vượt quá 5%. Bên cạnh đó, loại pin này có khả năng chịu đựng điều kiện khắc nghiệt vượt trội. Pin thông thường thường bị ảnh hưởng nghiêm trọng khi nhiệt độ xuống dưới -10°C, dẫn đến suy giảm dung lượng đột ngột.

Tuy nhiên, pin hạt nhân mới lại có thể hoạt động trong dải nhiệt độ từ -100°C đến 200°C, tương đương khoảng hoạt động 300°C gần như không gặp trong điều kiện sinh hoạt thông thường.

Nhờ đó, pin hạt nhân có tiềm năng ứng dụng trong nghiên cứu Nam Cực, thăm dò biển sâu, thậm chí cả các sứ mệnh thám hiểm sao Hỏa trong tương lai.

Về an toàn, nhóm nghiên cứu cho biết pin đã được thiết kế với cấu trúc bảo vệ nhiều lớp, giúp kiểm soát mức bức xạ ở mức cực thấp, thậm chí thấp hơn lượng bức xạ tia vũ trụ khi đi máy bay.

Bản thân carbon-14 có mức phóng xạ yếu, phát ra tia beta có khả năng xuyên thấu rất thấp. Ngay cả trong điều kiện cực đoan như nhiệt độ 1.500°C hoặc áp suất 50 MPa, vỏ pin vẫn giữ được độ ổn định, gần như không có nguy cơ rò rỉ vật chất phóng xạ.

Nguyên lý hoạt động và ứng dụng

Trong quá trình phân rã, carbon-14 phát ra các hạt beta (electron). Các electron này được vật liệu bán dẫn đặc biệt hấp thụ và chuyển hóa trực tiếp thành điện năng, tương tự nguyên lý pin mặt trời chuyển đổi ánh sáng thành điện.

Quá trình này ổn định. Chỉ cần còn phóng xạ là còn phát điện, bất kể ngày đêm hay điều kiện thời tiết.

Về ứng dụng, lĩnh vực y tế được xem là hướng triển khai đầu tiên. Các thiết bị cấy ghép như máy tạo nhịp tim trước đây phải thay pin sau 5-10 năm, gây rủi ro và đau đớn cho bệnh nhân. Với pin carbon-14, thiết bị có thể hoạt động hàng chục đến hàng trăm năm mà không cần thay pin.

Trong lĩnh vực Internet vạn vật (IoT), hàng loạt cảm biến và thiết bị thông minh hiện nay đều phụ thuộc vào pin có tuổi thọ ngắn (3-5 năm). Việc sử dụng pin hạt nhân có thể giúp các thiết bị hoạt động trong nhiều thập kỷ mà không cần bảo trì, qua đó nâng cao độ ổn định và giảm chi phí vận hành.

Ngoài ra, pin còn phù hợp với các môi trường khắc nghiệt vì thế khi được trang bị pin này, các thiết bị thăm dò có thể kéo dài chu kỳ hoạt động lên tới hàng nghìn năm, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và nâng cao hiệu quả nghiên cứu.

Đột phá của loại pin hạt nhân không chỉ mang ý nghĩa công nghệ mà còn có giá trị chiến lược. Trước đây, công nghệ pin hạt nhân cỡ nhỏ là lĩnh vực công nghệ cao mà chỉ một số ít quốc gia nắm giữ.

Việc Trung Quốc đạt được bước tiến này cho thấy khả năng tự chủ và đổi mới công nghệ, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh trong lĩnh vực năng lượng mới.

Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng ngày càng tăng và phụ thuộc lớn vào nhập khẩu dầu khí, pin hạt nhân với đặc tính nhỏ gọn, tuổi thọ dài có thể trở thành một giải pháp bổ sung đáng tin cậy.

Đặc biệt, trong các thiết bị trinh sát hoặc hệ thống yêu cầu hoạt động lâu dài, pin này có thể mở rộng đáng kể phạm vi hoạt động và thời gian nhiệm vụ.

Loại “pin nghìn năm” này đã cho thấy tiềm năng to lớn, có thể tạo ra những thay đổi mang tính cách mạng trong cả đời sống thường nhật lẫn công nghệ cao. Điều cần làm lúc này là tiếp tục chờ đợi quá trình thương mại hóa và ứng dụng rộng rãi, để bước vào một kỷ nguyên năng lượng mới.