Acumulatori sodiu-aer: Electrificarea avioanelor de pasageri, un pas mai aproape

Comparativ cu sistemele de propulsie electrică, cele bazate pe ardere au un avantaj semnificativ: combustibilul stocat reprezintă o mică parte din totalul ars de motor, oxigenul utilizat fiind de fapt mult mai voluminos și ponderos. Acesta, însă, nu e considerat în calcul, fiind prelevat din atmosferă și eliberat la fel de rapid, odată cu produsul de ardere, sub formă de dioxid de carbon. Spre deosebire, acumulatorii mașinilor electrice utilizează o reacție chimică pentru stocarea și eliberarea energiei, având aceeași masă de la începutul până la sfârșitul procesului de descărcare. În plus, doar o fracțiune din structura acumulatorilor captează efectiv energie, în vreme ce combustibilul din rezervorul unui autoturism reprezintă o sursă de energie în sine.

Dar dacă cineva ar putea inventa un acumulator care să utilizeze un catalizator/oxidant extern în procesul de extragere a energiei electrice, fără a-l transporta și eliminând rapid produsul rezidual? Soluții de acest gen există de mult și sunt cunoscute sub numele de pile de combustie. Acestea folosesc substanțe ușor oxidabile cu oxigenul din atmosferă (de exemplu, hidrogen) generând electricitate într-un proces asemănător arderii fără flacără, având ca produse reziduale căldură și apă. Problema acestei soluții este că hidrogenul poate fi stocat doar în butelii presurizate, voluminoase și cu densitate energetică mică.

Pentru a aborda această problemă, o echipă de cercetători condusă de profesorul Yet-Ming Chiang de la MIT a dezvoltat o alternativă bazată pe sodiu metalic ca sursă primară de energie și oxigen din aer ca catalizator. Procesul generează electricitate, căldură și un produs secundar –oxid de sodiu– pe care cercetătorii susțin că absoarbe excesul de dioxid de carbon din atmosfera eliberată de aeronave.

Oxidul de sodiu rezultat este eliberat direct în atmosferă. Astfel, viitoarele avioane electrice ar fi mai ușoare și eficiente. Spre deosebire de CO2 și alte substanțe poluante rezultate din arderea combustibililor fosili, oxidul de sodiu nu este dăunător mediului, ba chiar ar putea contracara problemele de poluare, ajutând la extragerea dioxidului de carbon din atmosferă și combaterea acidificării oceanelor.

În aplicații la scară largă, cum ar fi avioanele de linie, mai multe celule de combustie sodiu-aer ar putea fi integrate în locul rezervoarelor de combustibil. Având o densitate energetică de aproximativ 1.000 de wați pe kilogram, mai mare decât cele mai avansate baterii pentru smartphone, o astfel de configurație ar putea asigura autonomie suficientă pentru zborurile regionale.

După fiecare zbor, celulele ar putea fi „reincarcate” rapid prin înlocuirea cartușelor cu sodiu metalic lichid. Această caracteristică rezolvă o problemă a bateriilor sodiu-aer anterioare, care erau promițătoare, dar greu de reîncărcat integral.

Producerea sodiului metalic nu ar trebui să constituie o problemă, întrucât există deja metode pentru producția în masă ca aditiv pentru combustibili, tehnologii existente încă din era benzinei cu plumb. Procesul utilizează sare (clorură de sodiu), transformată prin electricitate în sodiu metalic și clor gazos. Clorul este neutralizat în reacția chimică la o temperatură de 98°C. Astfel, instalațiile fotovoltaice ar putea fi utilizate la scară largă pentru producerea sodiului neceser avioanelor.

„Ne așteptăm ca oamenii să considere această idee o nebunie”, spune Chiang. „Dimpotrivă, aş fi dezamagit dacă nu ar fi considerată inovatoare, pentru că dacă ceva nu este la început o idee neobișnuită, probabil că nu va fi revoluționară.”

Din nefericire, metoda se află încă în faza de experiment de laborator și necesită cercetări ample pentru dezvoltarea unui sistem sigur și viabil, atât din punct de vedere al costurilor, cât și al securității.