Superan las limitaciones operativas y de rendimiento de las baterías de iones de litio convencionales y pueden eliminar el carbono del planeta a medida que vuelan
cambio16.com
01-06-2025
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han desarrollado una pila de combustible de sodio-aire que podría impulsar el transporte del futuro, incluso los aviones comerciales podrían surcar los cielos con cero emisiones.
Existen, aunque en pequeña escala, aviones que utilizan motores eléctricos en lugar de motores a reacción y son alimentados por baterías de iones de litio. La investigación del MIT abre la pista a aviones de pasajeros eléctricos con pilas de combustible de sodio.
Cero emisiones y cero ruido
Hay algunos aviones eléctricos certificados y en servicio, como el ‘Pipistrel Velis Electro’ que es biplaza de entrenamiento y fue certificado por la Agencia Europea de Seguridad Aérea y la Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos. También está ‘Alice’, que es el primer avión de pasajeros totalmente eléctrico y se ha probado en vuelo.
Ambos modelos son más silenciosos que los aviones de combustión interna, lo que puede reducir la contaminación acústica en las zonas alrededor de los aeropuertos. Además, se están desarrollando aviones eléctricos más grandes, como el E9X, que tiene capacidad para 90 pasajeros y una autonomía de hasta 800 kilómetros, diseñado por la startup Elysian.
Pilas de sodio-aire
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han desarrollado una pila de combustible de sodio-aire que también puede ayudar a eliminar el carbono del planeta a medida que los aviones despegan.
Hasta ahora, las baterías de iones de litio son la mejor solución de almacenamiento de energía disponible para la aviación. Sin embargo, estas baterías también tienen límites de capacidad de almacenamiento y dificultan que las soluciones totalmente eléctricas para el transporte pesado, como aviones, barcos y trenes.
El nuevo concepto ideado por el MIT y otras instituciones, es un tipo de pila de combustible, similar a una batería pero que puede repostarse rápidamente en lugar de recargarse. El combustible es sodio metálico líquido, una materia prima barata y ampliamente disponible. El otro lado de la célula es aire que sirve de fuente de átomos de oxígeno. En el medio, una capa de material cerámico sólido actúa como electrolito y permite el paso libre de iones de sodio. Un electrodo poroso orientado hacia el aire ayuda al sodio a reaccionar químicamente con el oxígeno y producir electricidad.
En una serie de experimentos con un prototipo de dispositivo, los investigadores demostraron que la célula podía transportar más del triple de energía por unidad de peso que las baterías de iones de litio utilizadas en prácticamente todos los vehículos eléctricos actuales. Además, emite un subproducto químico que podría utilizarse para eliminar CO2 de la atmósfera.
“Esperamos que la gente piense que es una idea totalmente descabellada, revolucionaria”, afirma Yet-Ming Chiang, profesor de ciencia e ingeniería de materiales.
Las pruebas de los investigadores del MIT
Más eficientes y rendidoras
La aviación comercial está operando cada vez con más énfasis con combustibles sostenibles producidos a partir de materias primas no derivadas de combustibles fósiles, como hidrógeno renovable, residuos agrícolas, aceites usados, algas, residuos sólidos urbanos y biomasa. Pero los aviones eléctricos con estas pilas tan eficientes y rendidoras son una opción muy atractiva.
Esta tecnología parece tener el potencial para la aviación, donde el peso es especialmente importante. La mejora de la densidad energética podría ser el avance que haga posible 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”, afirma Chiang.
Las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos actuales alcanzan un máximo de unos 300 vatios-hora por kilogramo, una cifra muy inferior a la necesaria. Incluso, 1.000 vatios-hora por kilogramo no sería suficiente para los vuelos transcontinentales o transatlánticos. Pero sí sería muy útil para la aviación regional, que representa alrededor del 80% de los vuelos nacionales y el 30% de las emisiones de CO2.
«La tecnología también podría servir para el transporte marítimo y ferroviario, que requieren una densidad energética muy alta y un bajo costo. La densidad de energía que se puede conseguir con las baterías de metal-aire y su costo hacen muy atractivo el sodio metálico», añade Chiang.
Doble beneficio ambiental
Los investigadores prevén que para utilizar este sistema en un avión se inserten paquetes que contengan pilas de células, como las bandejas de comida de una cafetería. El sodio metálico del interior de estos paquetes se transforma químicamente a medida que proporciona la energía.
Se desprende una corriente de su subproducto químico, que en el caso de los aviones se emitiría como el escape de un motor a reacción, pero con una gran diferencia: sin emisiones de dióxido de carbono.
Expulsaría óxido de sodio que absorbería el dióxido de carbono de la atmósfera y con la humedad del aire formaría hidróxido de sodio -un material utilizado habitualmente como limpiador de desagües-, que se combina fácilmente con el dióxido de carbono para formar un material sólido: el carbonato de sodio, que a su vez forma bicarbonato de sodio.
“Cuando se parte de sodio metálico, se produce una cascada natural de reacciones. Todo es espontáneo. No tenemos que hacer nada para que ocurra, sólo volar el avión”, afirma Chiang.
Otro beneficio añadido sería si el bicarbonato sódico acaba en el océano ayudaría a desacidificar el agua. Una manera de contrarrestar otro efecto perjudicial de los gases de efecto invernadero.
El uso de hidróxido de sodio se ha propuesto para capturar dióxido de carbono, pero por sí solo no es una solución económica. El compuesto es demasiado caro. Pero aquí, es un subproducto y resulta esencialmente gratis, con beneficios medioambientales sin coste alguno.
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