هواپیماهای برقی می‌توانند دی اکسید کربن آسمان را بمکند_آینده

محققان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) یک سلول سوختی سدیم-هوا ساخته‌اند که می‌تواند حمل و نقل آینده از جمله هواپیماهای الکتریکی را تامین کند.

در بیانیه مطبوعاتی محققان آمده است که رویکرد پیل سوختی بر محدودیت‌های باتری‌های سدیم-هوا تسلط می‌کند، اما می‌تواند به ما پشتیبانی کند تا کربن را از سیاره‌مان پاک کنیم، چرا که هواپیماهای تجهیزبه پیل سوختی به پرواز درمی‌آیند.

با دور شدن جهان از سوخت‌های فسیلی، باتری‌ها به یکی از اجزای مهم انتقال انرژی تبدیل شده‌اند و انرژی‌های تجدیدپذیر را برای برآورده کردن تقاضای انرژی در وقتی که تشکیل کند شده است، ذخیره می‌کنند.

باتری‌های لیتیوم-یون بهترین راه حل ذخیره انرژی ما اکنون می باشند. با این حال، این باتری‌ها این چنین اغاز به رسیدن به محدودیت‌های خود در رابطه ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی کرده‌اند و علتایجاد گلوگاه در گسترش راه حل‌های کاملا الکتریکی برای حمل و نقل سنگین همانند هواپیما، کشتی و قطار شده‌اند.

باتری‌های سدیم-هوا یا فلز-هوا به گفتن جایگزینی برای کاربردهای با توان بالاتر معارفه شده‌اند. با این حال، قسمت بسیاری از این فناوری در مرحله گسترش است.

محققان MIT با همکاری مؤسسات دیگر در ایالات متحده، رویکرد کاملاً متغیری را برای منفعت گیری از این شیمی برای فراهم انرژی یک پیل سوختی و تسلط بر محدودیت‌های طراحی باتری اراعه کردند.

سلول‌های سوختی به جای باتری‌ها

محققان می‌توانند چگالی انرژی بالاتری را با تحول به مطرح پیل سوختی به جای باتری، استخراج کنند.

محققان از دو لوله شیشه‌ای عمودی در یکی از مثالهای اولیه در مقیاس آزمایشگاهی منفعت گیری کردند و آنها را با منفعت گیری از یک الکترولیت سرامیکی جامد و یک الکترود هوای متخلخل از وسط به هم وصل کردند. یکی از لوله‌ها حاوی فلز سدیم مایع و فرد دیگر حاوی هوا می بود که اکسیژن را برای عکس العمل پیل سوختی فراهم می‌کرد.

عکس العمل این دو جزء علتتولید اکسید سدیم و انرژی می‌شود. محققان با کنترل رطوبت جریان هوا با پیروزی 1700 وات‌ساعت در هر کیلوگرم از هر پشته پیل سوختی تشکیل کردند. در واقع، یک هواپیمای الکتریکی در عوض به چگالی انرژی 1000 وات‌ساعت بر کیلوگرم نیاز دارد.

برخلاف باتری که اجزای عکس العمل در آن داخل آن مهر و موم شده‌اند، اجزای پیل سوختی داخل و خارج خواهد شد. به این علت، به جای شارژ مجدد پیل سوختی نیاز به سوخت‌گیری دارد که می‌تواند سریعتر به دست آید و آن را برای کاربردهای تجاری امکان‌پذیرتر می‌کند.

اگرچه انرژی متراکم است، اجزای عکس العمل سدیم و هوا می باشند که رقیق اما محدود می باشند. به این علت حتی تعامل ناخواسته اجزا تنها تبدیل یک عکس العمل کوچک می‌شود، بر خلاف جریان حرارتی که در باتری‌ها دیده می‌شود، و سلول سوختی را به گزینه‌ای زیاد امن‌تر تبدیل می‌کند.

پاکسازی انتشار کردن کربن

اکسید سدیم آزاد شده توسط پیل سوختی به طور طبیعی با رطوبت حاضر در هوا عکس العمل داده و هیدروکسید سدیم تشکیل می‌کند. این به نوبه خود با کربن دی اکسید حاضر در اتمسفر عکس العمل می‌دهد تا کربنات سدیم و سپس بی‌کربنات سدیم یا جوش شیرین راه اندازی دهد.

این نه تنها به حذف کربن دی اکسید از جو پشتیبانی می‌کند، بلکه بی‌کربنات سدیم می‌تواند به اقیانوس‌ها ختم شود و به اسید زدایی آنها پشتیبانی کند و تأثیر انتشار کردن کربن را زیاد تر نفی کند. این راه حل‌ها برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی نظر شده است، اما به علت هزینه‌های بالا عملی نشده است.

پیل‌های سوختی سدیم-هوا را می‌توان بدون دردسر زیاد مستقر کرد. «یت-مینگ چیانگ»( Yet-Ming Chiang)، استاد علوم و مهندسی مواد در MIT در بیانیه مطبوعاتی گفت: یک آبشار طبیعی از عکس العمل‌ها وجود دارد که هنگامی با فلز سدیم اغاز می‌کنید، اتفاق می‌افتد. همه اینها خود به خود است. ما ناچار نیستیم کاری انجام دهیم تا این اتفاق بیفتد.

برخلاف لیتیوم در باتری‌های امروزی که در مناطق خاصی حاضر است و باید از طریق پردازش گسترده استخراج شود، سدیم را می‌توان از نمک در هر بخشی از جهان تامین کرد.

محققان تصمیم دارند سلول‌های سوختی به اندازه آجر بسازند تا پهپادهای بزرگ را به نمایش بگذارند تا مفهوم خود را به نمایش بگذارند و سپس برای نیرو دادن به هواپیماها و کشتی‌های بزرگ‌تر کار کنند.

یافته‌های این پژوهش در مجله Joule انتشار شده است.