Betavoltaik im Eigenbau: DIY-Nuklearbatterie aus Tritium und amorphen Solarzellen
Der Youtuber Double M Innovations(öffnet im neuen Fenster) hat in einem aktuellen Experiment(öffnet im neuen Fenster) eine nukleare Batterie konstruiert, die auf dem Prinzip der Betavoltaik basiert. Als Energiequelle dienen Tritium-Gaslichtquellen (GTLS), die üblicherweise in selbstleuchtenden Schlüsselanhängern verwendet werden. Diese werden mit amorphen Silizium-Solarzellen kombiniert, die aus preiswerten Taschenrechnern stammen.
Der Einsatz amorpher Zellen ist für diesen Versuchsaufbau entscheidend. Im Gegensatz zu kristallinen Solarzellen, die auf ein spezifisches Sonnenspektrum optimiert sind, reagieren amorphe Typen weniger wellenlängenspezifisch. Da sie für niedrige Spannungen um 2,4 V ausgelegt sind, eignen sie sich technisch besser für das schwache Leuchten der Phosphorbeschichtung in den Tritium-Vials als herkömmliche Photovoltaik-Module. Dennoch bleibt die Effizienz gering, da die emittierte Lichtmenge der Ampullen minimal ist.
Messwerte und energetische Unsicherheiten
In dem Versuchsaufbau wurden die Vials zwischen zwei Solarzellen platziert und mit Aluminiumfolie umwickelt, um Umgebungslicht auszuschließen. Die Messungen ergaben eine Spannung von rund 0,5 V bei einem Stromfluss im Nanoampere-Bereich. Ein angeschlossener Kondensator konnte nach einer Ladezeit über Nacht eine Spannung von knapp unter 3 V erreichen. Die geringe Energiedichte zeigt sich darin, dass die Spannung bereits durch den Innenwiderstand eines Standard-Multimeters bei der Messung sofort einbricht.
Es bleibt jedoch eine wissenschaftliche Unsicherheit bestehen, welcher Anteil der Energie tatsächlich auf den Betazerfall zurückzuführen ist. Es ist schwer zu isolieren, inwieweit das vom Phosphor emittierte Licht die Hauptquelle darstellt oder ob thermische Effekte und andere Strahlungseinflüsse die Messwerte beeinflussen.
Einordnung des Proof of Concept
Das Projekt folgt auf ein früheres Experiment des Youtubers(öffnet im neuen Fenster) mit einer Batterie auf Basis von Alphateilchen. Während die Nutzung von Alphastrahlung für Heimanwender physikalisch und sicherheitstechnisch hohe Hürden darstellt, ist die Tritium-Variante einfacher umzusetzen. Double M Innovations betont, dass es sich um einen reinen Funktionsnachweis handelt.
Die gewonnene Energie reicht laut dem Ersteller kaum aus, um eine LED in größeren Zeitabständen kurz aufleuchten zu lassen. Trotz der theoretischen Lebensdauer von über einem Jahrzehnt – bedingt durch die Halbwertszeit von Tritium (ca. 12,3 Jahre) – ist das System aufgrund der extrem niedrigen Leistungsabgabe im Nanowattbereich für praktische Anwendungen nicht relevant. Es demonstriert primär die Machbarkeit autarker Kleinststromquellen mit einfachsten Bauteilen.
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