هواپیماهای الکتریکی می توانند دی اکسید کربن آسمان را بمکند!!

یک سلول سوختی ساخته شده توسط محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) می تواند به هواپیماهای الکتریکی کمک کند تا دی اکسید کربن اتمسفر را از آسمان حذف کنند و 1700 وات ساعت به ازای هر کیلوگرم انرژی در هر پیل سوختی تولید کنند.

به گزارش خبرگزاری اقتصادپرس و به نقل از ایسنا، محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک سلول سوختی سدیم-هوا ایجاد کرده اند که می تواند حمل و نقل آینده از جمله هواپیماهای الکتریکی را تامین کند.

محققان در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفتند، رویکرد پیل سوختی بر محدودیت‌های باتری‌های سدیم-هوا غلبه می‌کند، اما می‌تواند به ما در پاکسازی کربن از سیاره‌مان کمک کند، زیرا هواپیماهای پیل سوختی در حال پرواز هستند.

با دور شدن جهان از سوخت‌های فسیلی، باتری‌ها به یکی از اجزای حیاتی انتقال انرژی تبدیل شده‌اند و انرژی‌های تجدیدپذیر را برای برآوردن تقاضای انرژی در زمان کاهش تولید ذخیره می‌کنند.

باتری های لیتیوم یون بهترین راه حل ذخیره انرژی ما در حال حاضر هستند. با این حال، این باتری‌ها از نظر ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی نیز شروع به رسیدن به محدودیت‌های خود کرده‌اند و گلوگاهی در توسعه راه‌حل‌های تمام الکتریکی برای حمل‌ونقل سنگین مانند هواپیما، کشتی و قطار ایجاد می‌کنند.

باتری های هوای سدیم یا فلز-هوا به عنوان جایگزینی برای کاربردهای با توان بالاتر معرفی شده اند. با این حال، بسیاری از این فناوری هنوز در مرحله توسعه است.

محققان MIT با همکاری سایر مؤسسات در ایالات متحده، رویکرد کاملاً متفاوتی را برای استفاده از این شیمی برای تأمین انرژی یک پیل سوختی و غلبه بر محدودیت‌های طراحی باتری ارائه کرده‌اند.

محققان می توانند با تغییر به طرح پیل سوختی به جای باتری، چگالی انرژی بالاتری را استخراج کنند.

محققان از دو لوله شیشه ای عمودی در یکی از نمونه های اولیه خود در مقیاس آزمایشگاهی استفاده کردند که آنها را در وسط با استفاده از یک الکترولیت سرامیکی جامد و یک الکترود هوای متخلخل به هم متصل کردند. یک لوله حاوی فلز سدیم مایع و دیگری حاوی هوا بود که اکسیژن را برای واکنش پیل سوختی فراهم می کرد.

واکنش بین این دو جزء باعث تولید اکسید سدیم و انرژی می شود. با کنترل رطوبت جریان هوا، محققان با موفقیت 1700 وات ساعت در هر کیلوگرم از هر پشته پیل سوختی تولید کردند. در واقع، یک هواپیمای الکتریکی در عوض به چگالی انرژی 1000 وات ساعت بر کیلوگرم نیاز دارد.

بر خلاف باتری، که در آن اجزای واکنش در داخل آب بندی می شوند، اجزای پیل سوختی به داخل و خارج منتقل می شوند. بنابراین، به جای شارژ مجدد، پیل سوختی نیاز به سوخت گیری دارد، که می تواند سریعتر به دست آید و آن را برای کاربردهای تجاری امکان پذیرتر می کند.

اگرچه انرژی متراکم است، اجزای واکنش سدیم و هوا هستند که رقیق اما متناهی هستند. بنابراین حتی یک تعامل ناخواسته اجزاء تنها منجر به یک واکنش کوچک می شود، بر خلاف جریان حرارتی که در باتری ها مشاهده می شود، و سلول سوختی را به گزینه ای بسیار امن تر تبدیل می کند.

اکسید سدیم آزاد شده توسط پیل سوختی به طور طبیعی با رطوبت موجود در هوا واکنش داده و هیدروکسید سدیم تولید می کند. این به نوبه خود با دی اکسید کربن موجود در جو واکنش داده و کربنات سدیم و سپس بی کربنات سدیم یا جوش شیرین را تشکیل می دهد.

این نه تنها به حذف دی اکسید کربن از اتمسفر کمک می کند، بلکه بی کربنات سدیم می تواند به اقیانوس ها ختم شود و به اسید زدایی آنها کمک کند و تأثیر انتشار کربن را بیشتر نفی کند. این راه حل ها برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی ارائه شده است، اما به دلیل هزینه های بالا عملی نشده است.

سلول های سوختی سدیم-هوا را می توان بدون دردسر زیاد مستقر کرد. یت مینگ چیانگ، استاد علوم و مهندسی مواد در MIT، در بیانیه‌ای توضیح داد: «زمانی که شما با فلز سدیم شروع می‌کنید، یک آبشار طبیعی از واکنش‌ها اتفاق می‌افتد. همه اینها خودبه‌خود است. ما مجبور نیستیم کاری انجام دهیم تا این اتفاق بیفتد.

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

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

این یافته ها در مجله Joule منتشر شده است.