La celda de combustible contiene tres veces más energía por libra que las mejores baterías de vehículos eléctricos actuales, ofreciendo una opción liviana para alimentar camiones, aviones o barcos.

A diferencia de una batería, la pila de combustible puede recargarse rápidamente en lugar de recargarse. En este caso, el combustible es el sodio metálico líquido, un producto económico y ampliamente disponible.

En una serie de experimentos con un dispositivo prototipo, los investigadores demostraron que esta celda podría transportar más de tres veces más energía por unidad de peso que las baterías de iones de litio utilizadas en prácticamente todos los vehículos eléctricos actuales.

Los investigadores descubrieron que la pila de combustible tiene el potencial de ser revolucionaria en el sector de la aviación. En este sector, donde el peso es especialmente crucial, esta mejora en la densidad energética podría ser el avance que finalmente haga viable el vuelo eléctrico a gran escala.

“El umbral que realmente se necesita para una aviación eléctrica realista es de unos 1.000 vatios-hora por kilogramo”, explicó Yet-Ming Chiang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en el MIT.

Las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos actuales alcanzan un máximo de unos 300 vatios-hora por kilogramo, una capacidad muy inferior a la necesaria. Incluso con 1000 vatios-hora por kilogramo, no sería suficiente para vuelos transcontinentales o transatlánticos.

Eso todavía está fuera del alcance de cualquier química de batería conocida, pero Chiang dijo que lograr 1.000 vatios por kilogramo sería una tecnología facilitadora para la aviación eléctrica regional, que representa aproximadamente el 80% de los vuelos nacionales y el 30% de las emisiones de la aviación.

En las últimas tres décadas se ha realizado una gran cantidad de investigaciones para desarrollar baterías de litio-aire o de sodio-aire; sin embargo, lograr una recarga completa ha demostrado ser un desafío.

“La gente conoce desde hace mucho tiempo la densidad energética que se puede obtener con las baterías de metal-aire, y ha resultado muy atractiva, pero nunca se ha materializado en la práctica”, afirmó Chiang.

Al aplicar el mismo concepto electroquímico básico, pero utilizando una pila de combustible en lugar de una batería, los investigadores lograron aprovechar las ventajas de la alta densidad energética de forma práctica. A diferencia de una batería, cuyos materiales se ensamblan una sola vez y se sellan en un contenedor, los materiales portadores de energía de una pila de combustible se reponen.

Los investigadores prevén utilizar este sistema en una aeronave, donde se insertarían en las celdas de combustible paquetes de combustible con pilas de celdas, similares a las bandejas de comida de una cafetería. El sodio metálico presente en estos paquetes sufre una transformación química al proporcionar la energía.

Luego, se libera una corriente de su subproducto químico y, en el caso de los aviones, este se emite por la parte trasera, de forma muy similar al escape de un motor a reacción.

in embargo, hay una gran diferencia: no habría emisiones de dióxido de carbono. En cambio, las emisiones, compuestas de óxido de sodio, absorberán el dióxido de carbono de la atmósfera.

Este compuesto se combinaría rápidamente con la humedad del aire para formar hidróxido de sodio, que reacciona fácilmente con el dióxido de carbono para formr un material sólido, el carbonato de sodio. Este, a su vez, forma bicarbonato de sodio, también conocido como bicarbonato de sodio.

Como beneficio adicional, si el producto final, el bicarbonato de sodio, termina en el océano, podría ayudar a desacidificar el agua, contrarrestando otro de los efectos dañinos de los gases de efecto invernadero.

Es importante destacar que la nueva pila de combustible es inherentemente más segura que muchas otras baterías, afirmó Chiang.

Si bien hasta ahora el dispositivo existe sólo como un pequeño prototipo de una sola célula, Chiang dice que el sistema debería ser bastante sencillo de ampliar a tamaños prácticos para su comercialización.

Los miembros del equipo de investigación ya han creado una empresa, Propel Aero, para desarrollar la tecnología. Actualmente se encuentra en la incubadora de startups del MIT, The Engine .