Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) представили инновационный натрий-воздушный топливный элемент, способный питать тяжелые электрические транспортные средства, включая самолеты. В мире, где происходит переход к альтернативным источникам энергии, электрические батареи занимают важное место, однако они сталкиваются с определенными ограничениями, особенно в контексте тяжелого транспорта.
Об этом сообщает ProIT
На сегодняшний день литий-ионные батареи остаются основным выбором для электрического транспорта, но их емкость не всегда соответствует требованиям тяжелых летательных аппаратов, кораблей и поездов. Металло-воздушные батареи, как потенциальная альтернатива, еще находятся на этапе разработки. Исследователи MIT выбрали другой путь, заменив жидкий электролит на твердый топливный элемент.
Инновационный подход MIT
В эксперименте ученые использовали две вертикальные стеклянные трубки, соединенные твердым керамическим электролитом и пористым воздушным электродом. В одной трубке содержался жидкий натрий, в другой — воздух. В процессе химической реакции образовывался оксид натрия, а также энергия. Благодаря контролю влажности воздуха ученые смогли достичь плотности энергии 1700 Вт·ч на килограмм, что превышает необходимые 1000 Вт·ч на кг для электрических самолетов.
В отличие от батарей, где компоненты необходимо заряжать, компоненты топливного элемента используются и легко заменяются, что можно сделать значительно быстрее, чем зарядка компонентов батареи.
Топливный элемент производит оксид натрия, который взаимодействует с влажным воздухом, формируя гидроксид натрия. Этот гидроксид, в свою очередь, реагирует с углекислым газом, образуя карбонат натрия, а затем — бикарбонат натрия, известный также как пищевая сода.
Экологические преимущества
Кроме очистки атмосферы от CO2, бикарбонат натрия может попадать в океаны и снижать их закисление. Эти решения предлагались для борьбы с изменением климата, но ранее реализация была осложнена высокими затратами. Натрий, в отличие от лития, доступен во многих регионах мира, что делает его более удобным для массового производства.
Исследователи планируют дальнейшую разработку топливных элементов, которые смогут питать крупные беспилотники, а затем перейти к созданию более габаритных элементов для самолетов и кораблей.