Comparat sistemelor de propulsie electrică, cele bazate pe combustie au un avantaj major: combustibilul transportat în rezervor reprezintă doar o mică parte din combustibilul total ars de motor, oxigenul folosit în procesul de ardere reprezentând de fapt partea cea mai voluminoasă și cu greutatea cea mai mare. Însă nici măcar nu intră la „socoteală”, fiind captat din atmosferă și eliberat la fel de rapid, împreună cu combustibilul ars și convertit în dioxid de carbon. Spre comparație, acumulatorii mașinilor electrice folosesc o reacție chimică pentru captarea și eliberarea energiei, având aceeași greutate de la începutul și până la finalul procesului de descărcare. În plus, doar o mică parte din structura acumulatorilor captează efectiv energie, în timp ce combustibilul din rezervorul unui autoturism reprezintă o sursă de energie în sine.
Dar dacă cineva ar putea inventa un acumulator care să folosească în procesul de extragere a electricității un catalizator/oxidant extern, care să nu necesite transportare în pachetul bateriei și să permită debarasarea produsului secundar de îndată ce este generat? Ei bine astfel de soluții există de mulți ani și sunt cunoscute sub denumirea de fuel-cell. Folosesc substanțe care pot fi oxidate ușor folosind oxigenul atmosferic (ex. hidrogen) generând electricitate într-un proces care ar putea fi comparat arderii fără flacără, având drept produse reziduale căldură și apă/abur. Problema cu această soluție este aceea că hidrogenul poate fi păstrat doar în butelii presurizate, voluminoase și care nu permit o densitate energetică foarte mare.
Încercând să adreseze această problemă, echipa de cercetători ai profesorului Yet-Ming Chiang și colegii săi de la institutul MIT au dezvoltat o alternativă care folosește sodiul în formă metalică drept sursă primară de energie și oxigenul atmosferic în rol de catalizator al reacției din care rezultă electricitate, căldură și un produs secundar despre care cercetătorii afirmă că ar absorbi excesul de dioxid de carbon din atmosferă atunci când este expulzat din aeronave pe calea gazelor de eșapament.
Este vorba de oxid de sodiu rezultat ca produs secundar și eliberat direct în atmosferă, astfel încât viitoarele avioane cu propulsie electrică vor deveni mai ușoare și astfel mai eficiente pe măsură ce își epuizează sursa de energie. Iar spre deosebire de CO2 și alte substanțe dăunătoare rezultate în urma arderii combustibililor fosili, oxidul de sodiu nu este deloc dăunător pentru mediu. Din contră, ar putea avea efectul contrar, ajutând la extragerea dioxidului de carbon din atmosferă și combaterea acidifierii oceanelor (unul dintre efectele dăunătoare ale gazelor cu efect de seră) compusul ajuns în apa mării acționând ca un burete pentru dioxidul de carbon deja dizolvat.
Planul este ca, într-o aplicație la scară largă, cum ar fi un avion de linie, mai multe pile de combustie sodiu-aer ar putea fi suprapuse împreună, instalate în locul rezervoarelor de combustibil. Având o densitate de energie de aproximativ 1.000 de wați pe kilogram, mai mult decât cele mai avansate baterii pentru smartphone, o astfel de configurație ar trebui să ofere o autonomie suficientă măcar pentru zborurile regionale de pasageri.
Și după fiecare zbor, celulele vor putea fi „realimentate” rapid prin simpla înlocuire a cartușelor proaspăt reumplute cu sodiu metalic lichid. Această capacitate rezolvă o problemă a bateriilor sodiu-aer dezvoltate anterior , care se dovedeau promițătoare, dar erau dificil de reîncărcat complet.
Iar producția de sodiu metalic nu ar trebui să fie o problemă, existând deja metode pentru producerea în masă ca aditiv pentru combustibili, tehnologiile fiind inventate pe vremea benzinei cu plumb. Sistemul utilizează sare (clorură de sodiu), convertită cu ajutorul electricității în elementele constituente, Sodiu metalic și clor în formă gazoasă, a doua componentă fiind captată/neutralizată în cadrul reacției chimice produsă la o temperatură de 98 °C, chiar sub punctul de fierbere al apei. Astfel este posibilă folosirea instalațiilor fotovoltaice la scară largă pentru producerea capsulelor de sodiu, gata de folosit la alimentarea avioanelor de pasageri.
„Ne așteptăm ca oamenii să creadă că este o idee complet nebunească”, spune Chiang. „Dacă nu ar crede-o, aș fi puțin dezamăgit, pentru că dacă oamenii nu cred că ceva este complet nebunesc la început, probabil că nu va fi atât de revoluționar.”
Din păcate metoda propusă se află momentan doar la stadiul unui experiment de laborator, fiind nevoie de mult efort și cercetare suplimentară pentru dezvoltarea unui sistem sigur de folosit și viabil, atât din punct al costurilor de exploatare dar și al siguranței (vorbim, până la urmă, despre avioane de pasageri).
Autor
