Воздушно-натриевые топливные элементы вскоре могут стать основой для электрификации авиалайнеров

Ученые разработали систему топливных элементов, которая, по их словам, в конечном итоге может обладать достаточной энергетической мощностью для питания региональных электрических самолетов. Они утверждают, что эта технология способна накапливать в три раза больше энергии на единицу веса, чем литий-ионный аккумулятор.

Созданное профессором Йет-Мингом Чиангом и его коллегами из Массачусетского технологического института устройство-прототип состоит из двух камер, соединённых твёрдым керамическим электролитом. Топливо, а именно жидкий металлический натрий, находится в одной из камер, а другая заполнена влажным воздухом.

Проще говоря, ионы натрия проходят из одной камеры через электролит в другую камеру. При контакте с воздухом они вступают в химическую реакцию с кислородом в газе, вырабатывая электричество. Пористый электрод со стороны воздушной камеры способствует этой реакции.

В процессе производства в качестве побочного продукта образуется оксид натрия, который, по словам исследователей, поглощает избыток углекислого газа из атмосферы при выбросе из самолёта.

В результате каскадной серии реакций оксид натрия в конечном итоге превращается в бикарбонат натрия, также известный как пищевая сода. Команда Чианга утверждает, что если нетоксичное соединение попадёт в океан, оно снизит кислотность воды, фактически помогая обратить вспять одно из разрушительных последствий выбросов парниковых газов.

Идея заключается в том, что в крупномасштабных системах, таких как авиалайнеры, можно использовать несколько топливных элементов на основе натрия и воздуха, объединённых в одну систему. При плотности энергии около 1000 ватт на килограмм такая установка должна обеспечивать достаточный запас хода для региональных пассажирских рейсов.

А после каждого полёта элементы можно было быстро «заправить», просто заменив их на новые, наполненные жидким металлическим натрием. Эта возможность решает проблему, возникшую с ранее разработанными батареями с натриево-воздушным потоком, которые подавали большие надежды, но их было сложно полностью перезарядить.

Производство металлического натрия, по имеющимся сведениям, не должно быть проблемой, поскольку он массово производился в качестве топливной добавки ещё во времена этилированного бензина. Для его получения используется широкодоступная недорогая соль хлорида натрия, которая плавится в металлическую форму при температуре 98 ºC (208 ºF), чуть ниже точки кипения воды.

Хотя в ближайшем будущем мы, возможно, и не увидим пассажирские авиалайнеры, использующие эту технологию, есть надежда, что в течение года будет доступен демонстрационный топливный элемент размером с кирпич мощностью 1000 ватт-часов для использования в дронах. Технология коммерциализируется через дочернюю компанию MIT Propel Aero.

«Мы ожидаем, что люди подумают, что это совершенно безумная идея, — говорит Чианг. — Если бы они так не думали, я был бы немного разочарован, потому что если люди с самого начала не считают что-то совершенно безумным, то, скорее всего, это не будет чем-то революционным».

Статья об этом исследовании была недавно опубликована в журнале Joule.

Источник: New Atlas