Inovasi Sel Bahan Bakar Natrium Mampu Tenagai Pesawat Terbang

Itu masih di luar jangkauan kimia baterai yang diketahui, tetapi Chiang mengatakan bahwa mencapai 1.000 watt per kilogram akan menjadi teknologi yang memungkinkan untuk penerbangan listrik regional, yang mencakup sekitar 80 persen penerbangan domestik dan 30 persen emisi dari penerbangan.

Teknologi ini juga dapat menjadi pendorong bagi sektor lain, termasuk transportasi laut dan kereta api. “Semuanya membutuhkan kepadatan energi yang sangat tinggi, dan semuanya membutuhkan biaya yang rendah,” katanya. “Dan itulah yang membuat kami tertarik pada logam natrium.”

Lebih dari Baterai

Banyak penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan baterai litium-udara atau natrium-udara selama tiga dekade terakhir, tetapi sulit untuk membuatnya dapat diisi ulang sepenuhnya.

“Orang-orang telah menyadari kepadatan energi yang dapat Anda peroleh dengan baterai logam-udara untuk waktu yang sangat lama, dan itu sangat menarik, tetapi itu tidak pernah terwujud dalam praktik,” kata Chiang.

Dengan menggunakan konsep elektrokimia dasar yang sama, hanya saja menjadikannya sel bahan bakar dan bukan baterai, para peneliti mampu memperoleh keuntungan dari kepadatan energi tinggi dalam bentuk praktis. Tidak seperti baterai, yang materialnya dirakit sekali dan disegel dalam wadah, pada sel bahan bakar, material pembawa energi masuk dan keluar.

Tim tersebut menghasilkan dua versi berbeda dari prototipe sistem skala lab. Pada satu versi, yang disebut sel H, dua tabung kaca vertikal dihubungkan oleh tabung di bagian tengah, yang berisi material elektrolit keramik padat dan elektroda udara berpori.

Logam natrium cair mengisi tabung di satu sisi, dan udara mengalir melalui sisi lainnya, menyediakan oksigen untuk reaksi elektrokimia di bagian tengah, yang akhirnya secara bertahap menghabiskan bahan bakar natrium.

Prototipe lainnya menggunakan desain horizontal, dengan baki material elektrolit yang menampung bahan bakar natrium cair. Elektroda udara berpori, yang memfasilitasi reaksi, dipasang di bagian bawah baki.

Pengujian menggunakan aliran udara dengan tingkat kelembapan yang dikontrol dengan cermat menghasilkan tingkat lebih dari 1.500 watt-jam per kilogram pada tingkat “tumpukan” individu, yang akan menghasilkan lebih dari 1.000 watt-jam pada tingkat sistem penuh, kata Chiang.

Emisi Karbon Nol

Para peneliti membayangkan bahwa untuk menggunakan sistem ini di pesawat terbang, paket bahan bakar yang berisi tumpukan sel, seperti rak nampan makanan di kafetaria, akan dimasukkan ke dalam sel bahan bakar; logam natrium di dalam paket ini mengalami transformasi kimia saat menyediakan daya. Aliran produk sampingan kimianya dilepaskan, dan dalam kasus pesawat terbang ini akan dipancarkan ke belakang, tidak seperti knalpot dari mesin jet.

Tetapi ada perbedaan yang sangat besar: Tidak akan ada emisi karbon dioksida. Sebaliknya, emisi, yang terdiri dari natrium oksida, sebenarnya akan menyerap karbon dioksida dari atmosfer. Senyawa ini akan cepat menyatu dengan uap air di udara untuk membuat natrium hidroksida bahan yang umum digunakan sebagai pembersih saluran air yang mudah menyatu dengan karbon dioksida untuk membentuk bahan padat, natrium karbonat, yang selanjutnya membentuk natrium bikarbonat, atau dikenal sebagai soda kue. hay