Vedci z MIT vyvinuli nový typ palivového článku, ktorý by mohol zmeniť spôsob, akým poháňame lietadlá, lode a vlaky. Jeho základom je tekutý sodík a obyčajný vzduch.
„Očakávam, že si ľudia budú myslieť, že je to úplne šialený nápad,“ povedal Chiang pre MIT News. „Ale ak si to nikto nemyslí, tak to asi nie je dostatočne revolučné.“
Elektrifikácia letectva a iných druhov dopravy naráža už roky na základný problém: súčasné batérie sú príliš ťažké a ich energetická hustota je nedostatočná. Vedci z MIT a ich partneri teraz ukazujú, že cesta vpred môže viesť nie cez batérie, ale cez palivové články, konkrétne tie na báze tekutého kovu.
Nový sodíkovo-vzdušný palivový článok, ktorý vyvinul tím vedený profesorom Yet-Ming Chiangom, dosahuje energetickú hustotu až 1 200 watt-hodín na kilogram, čo je viac než trojnásobok toho, čo dnes zvládnu najlepšie lítium-iónové batérie používané v elektromobiloch.
Na rozdiel od bežných batérií, ktoré sú po výrobe zapečatené, palivové články umožňujú dopĺňanie paliva. V tomto prípade je palivom tekutý sodík – kov, ktorý sa získava zo soli a bol už v minulosti vyrábaný v obrovských množstvách. Na druhej strane článku sa využíva obyčajný vzduch ako zdroj kyslíka. V strede sa nachádza keramický elektrolyt, ktorý vedie sodíkové ióny a umožňuje vznik elektrochemickej reakcie.
Tím testoval dve laboratórne verzie článku – tzv. H-bunku a vodorovný „tray cell“ prototyp, pričom v experimentoch preukázali nielen vysokú výkonnosť, ale aj schopnosť nepretržite odvádzať produkty reakcie.
Vedľajší produkt? Prášok na pečenie a klimatická pomoc
Pri prevádzke článku vzniká ako vedľajší produkt hydroxid sodný, ktorý spontánne reaguje s oxidom uhličitým vo vzduchu a premieňa ho na hydrogenuhličitan sodný, teda známe „sóda bikarbóna“. Tento proces tak nielenže neprodukuje CO2, ale ho dokonca pomáha odstraňovať z atmosféry.
Navyše, ak by sa produkt vypúšťal napríklad do oceánu, prispel by k znižovaniu kyslosti morskej vody, čo je ďalší klimatický benefit. „Stačí len letieť lietadlom a CO2 sa začne zachytávať spontánne,“ tvrdí Chiang.
Nový typ článku má zároveň aj bezpečnostnú výhodu voči konvenčným batériám. Zatiaľ čo sodík je vysoko reaktívny, nový systém ponúka vyššiu bezpečnosť vďaka tomu, že jedna strana článku obsahuje len vzduch. To znamená, že potenciálne explozívne zmesi sa v článku nemiešajú, čo je výhoda oproti tradičným batériám s vysokou hustotou energie.
Vývojový tím založil startup Propel Aero, ktorý v spolupráci s inkubátorom MIT The Engine plánuje vyrobiť prvý funkčný článok vo veľkosti tehly s kapacitou 1 000 Wh – dostatočnú na pohon veľkého dronu. Ukážka praktického nasadenia v poľnohospodárstve by mohla prísť už do roka.
Dlhodobo sa počíta s použitím tejto technológie v regionálnom letectve, ktoré predstavuje až 80 % domácich letov v USA. No potenciál siaha ďalej, od námornej dopravy cez železnice až po záložný zdroj energie v odľahlých oblastiach.
Aj keď sú laboratórne výsledky pôsobivé a ukazujú na možnosť významného technologického zlomu, zostáva ešte overiť, ako sa táto koncepcia osvedčí v reálnych podmienkach. Komerčné nasadenie a škálovanie systému prinesie ďalšie výzvy, vrátane bezpečnosti a nákladov, ako aj riešenia infraštruktúry pre distribúciu sodíka.
Zatiaľ to však vyzerá veľmi sľubne. Ak sa podarí naplniť očakávania, mohli by sodíkovo-vzdušné palivové články otvoriť cestu k čistejšej a efektívnejšej doprave, bez uhlíkovej stopy a s bonusom v podobe odstraňovania CO2 zo vzduchu.