Группа исследователей из Массачусетского технологического института (MIT) разработала новый тип топливного элемента, который может стать ключом к созданию электрических самолетов. Новый генератор использует в качестве топлива металлический натрий и кислород из воздуха, обладает втрое большей энергетической плотностью по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами и, в отличие от них, «заправляется» жидким натрием подобно тому, как как заправляется обычный двигатель внутреннего сгорания.
Разработанная система включает три ключевых компонента: жидкий металлический натрий, керамический твердый электролит и воздушный пористый электрод. В ходе электрохимической реакции между натрием и кислородом вырабатывается электричество. По результатам лабораторных испытаний, плотность энергии в прототипе достигала 1700 ватт-часов на килограмм, а в конфигурации, приближенной к реальному применению, — более 1000 ватт-часов. Для сравнения, литиевые аккумуляторы электромобилей сегодня обеспечивают не более 300 ватт-часов на килограмм.
Такой показатель открывает возможность для практического использования электрических двигателей в региональной авиации, на которую приходится до 80% внутренних перелетов и около 30% всех выбросов углерода в авиационном секторе.
Существенным преимуществом новой технологии стало ее экологическое действие. В процессе работы элемент выделяет оксид натрия, который активно поглощает углекислый газ из воздуха, превращаясь сначала в гидроксид, а затем в карбонат и бикарбонат натрия — вещества, широко используемые в промышленности и быту, включая пищевую соду. Таким образом, технология не только не производит CO₂, но и может способствовать его удалению из атмосферы.
По словам профессора MIT Йет-Минга Чианга, возглавившего исследование, разработанная система обладает революционным потенциалом. Ученые планируют, что устройство будет реализовано в виде сменных картриджей, заправляемых жидким натрием. Плавится он при температуре всего 98 °C, что упрощает процесс перезаправки. Уже в ближайшее время команда намерена представить демонстрационный модуль размером с кирпич, способный вырабатывать около 1000 ватт-часов энергии.
Отдельное внимание исследователи уделяют доступности сырья. В отличие от лития, добыча и переработка которого требуют сложной инфраструктуры, натрий легко извлекается из соли и широко распространен по всему миру. В США до недавнего времени ежегодно производилось до 200 тысяч тонн металлического натрия для нужд нефтепереработки.
