پیل سوختی سبک‌وزن با قدرتی سه‌برابر باتری؛ آینده‌ی پروازهای الکتریکی نزدیک است

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو ، دانشمندان یک سیستم پیل سوختی توسعه داده‌اند که به گفته آنها در نهایت می‌تواند ظرفیت انرژی کافی برای تأمین انرژی هواپیما‌های الکتریکی منطقه‌ای را داشته باشد. آنها اظهار داشتند که این فناوری قادر است در هر واحد وزن، سه برابر بیشتر از یک باتری لیتیوم-یونی انرژی حمل کند.

نمونه اولیه دستگاه که توسط پروفسور یت-مینگ چیانگ و همکارانش در MIT ساخته شده است، از دو محفظه تشکیل شده است که توسط یک ماده الکترولیت سرامیکی جامد به هم متصل شده‌اند. سوخت، یعنی فلز سدیم مایع، در یکی از محفظه‌ها قرار دارد، در حالی که محفظه دیگر با هوای مرطوب پر شده است.

به عبارت ساده، یون‌های سدیم از یک محفظه، از طریق الکترولیت، به محفظه دیگر عبور می‌کنند. در تماس با هوا، آنها به صورت شیمیایی با اکسیژن موجود در گاز واکنش می‌دهند و الکتریسیته تولید می‌کنند. یک الکترود متخلخل در سمت محفظه هوای الکترود به این واکنش کمک می‌کند.

این فرآیند، اکسید سدیم را به عنوان یک محصول جانبی ایجاد می‌کند که به گفته محققان، دی اکسید کربن اضافی را که از اگزوز هواپیما خارج می‌شود، از جو جذب می‌کند.

از طریق یک سری واکنش‌های متوالی، اکسید سدیم در نهایت به بی‌کربنات سدیم، یا همان جوش شیرین، تبدیل می‌شود. تیم چیانگ می‌گوید اگر این ترکیب غیرسمی در نهایت به اقیانوس بیفتد، آب را اسیدی می‌کند و در واقع به معکوس کردن یکی از اثرات مخرب گاز‌های گلخانه‌ای کمک می‌کند.

ایده این است که در یک کاربرد در مقیاس بزرگ مانند یک هواپیمای مسافربری، چندین سلول سوختی سدیم-هوا می‌توانند روی هم انباشته شوند. چنین مجموعه‌ای با فراهم کردن چگالی انرژی حدود ۱۰۰۰ وات بر کیلوگرم، باید برد کافی برای پرواز‌های مسافربری منطقه‌ای را فراهم کند؛ و پس از هر پرواز، سلول‌ها می‌توانستند به سرعت و صرفاً با تعویض کارتریج‌های تازه پر از فلز سدیم مایع، "سوخت‌گیری مجدد" شوند. این قابلیت، مشکل باتری‌های جریان سدیم-هوای توسعه‌یافته قبلی را که نویدبخش بودند، اما شارژ کامل آنها دشوار بود، برطرف می‌کند.

طبق گزارش‌ها، تولید فلز سدیم نباید مشکلی ایجاد کند، زیرا در دوران بنزین سرب‌دار به عنوان یک افزودنی سوخت در سطح جهانی به صورت انبوه تولید می‌شد. این ماده از نمک کلرید سدیم ارزان قیمت که به طور گسترده در دسترس است، استفاده می‌کند و در دمای ۹۸ درجه سانتیگراد (۲۰۸ درجه فارنهایت)، درست زیر نقطه جوش آب، به شکل فلز ذوب می‌شود.

اگرچه ممکن است در آینده نزدیک شاهد استفاده از این فناوری در هواپیما‌های مسافربری نباشیم، اما امید است که یک پیل سوختی نمایشی ۱۰۰۰ وات ساعتی به اندازه یک آجر، ظرف یک سال برای استفاده در پهپاد‌ها در دسترس قرار گیرد. این فناوری توسط شرکت زیرمجموعه MIT، Propel Aero، در حال تجاری‌سازی است.

چیانگ می‌گوید: «ما انتظار داریم مردم فکر کنند که این یک ایده کاملاً دیوانه‌وار است. اگر اینطور نباشد، من کمی ناامید می‌شوم، زیرا اگر مردم در ابتدا چیزی را کاملاً دیوانه‌وار ندانند، احتمالاً آن چیز آنقدر‌ها هم انقلابی نخواهد بود.»

مقاله‌ای در مورد این تحقیق اخیراً در مجله Joule منتشر شده است.