Investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han desarrollado un dispositivo de sodio-aire pila de combustible, que puede alimentar vehículos eléctricos pesados, incluidos los aviones.
Actualmente, en la era de la transición de los combustibles fósiles a alternativas, las baterías eléctricas se están convirtiendo en uno de los elementos clave. Las baterías de iones de litio siguen siendo la solución más versátil para el transporte eléctrico. Sin embargo, también tienen sus propias limitaciones de capacidad, lo que crea dificultades para adaptarlas a los requisitos de los vehículos eléctricos pesados, como aviones, barcos y trenes.
Las baterías de metal-aire se han propuesto como alternativa, pero aún están en fase de desarrollo. Mientras tanto, investigadores del MIT han desarrollado un enfoque completamente distinto para utilizar este concepto.
Los ingenieros del MIT consiguieron una mayor densidad energética sustituyendo el electrolito líquido por una pila de combustible sólida. En su experimento, los científicos utilizaron dos tubos verticales de vidrio conectados por la mitad con un electrolito sólido de cerámica y un electrodo poroso de aire. Uno de los tubos contenía un líquido sodio, y en el otro — aire. La reacción química produjo óxido de sodio y energía. Controlando la humedad del flujo de aire, los científicos lograron generar 1700 W⋅h por kilogramo de cada batería. Un avión eléctrico, por ejemplo, requiere una densidad energética de 1.000 Wh por kilogramo.
A diferencia de las baterías, cuyos componentes hay que recargar, los de las pilas de combustible se utilizan y sustituyen fácilmente, lo que puede hacerse mucho más rápido que cargar los componentes de las pilas. Además, la componente de combustible está libre del riesgo de sobrecalentamiento térmico.
El óxido de sodio liberado por la pila de combustible reacciona con el aire húmedo para formar hidróxido de sodio. Éste reacciona con el dióxido de carbono para formar carbonato sódico y después — bicarbonato sódico, o bicarbonato de sodio.
Además de limpiar la atmósfera de CO2 El bicarbonato de sodio puede entrar en los océanos y reducir sus niveles de acidificación. Estas soluciones se han propuesto para combatir el cambio climático, pero no se han aplicado debido a sus elevados costes.
A diferencia del litio utilizado en las baterías modernas, que está disponible en determinadas regiones y requiere un procesamiento cuidadoso, el sodio puede extraerse de la sal en cualquier parte del mundo. Los investigadores planean crear pilas de combustible del tamaño de un ladrillo para alimentar drones de gran tamaño a fin de demostrar su concepto, y después desarrollar otras más grandes para aviones y barcos.
Los resultados del estudio se publican en la revista Joule
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