Los límites de almacenamiento energético de las baterías convencionales, investigados desde hace décadas, siguen obstaculizando la electrificación de los medios de transporte que más energía demandan, como los barcos y los aviones.
En este sentido, el pasado 27 de mayo, un equipo liderado desde el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT por sus siglas en inglés) presentó una alternativa basada en sodio y aire, con la que apunta a superar esa barrera y contribuir, así, a la electrificación de la aeronáutica.
El dispositivo, una celda de combustible y no una batería, recurre a sodio líquido como combustible, y a aire ambiente como oxidante. Ambos se mantienen separados por un muro cerámico que permite el paso de iones de sodio, mientras que un electrodo poroso en la cara del aire, desencadena la reacción electroquímica. El resultado de esta reacción es una densidad energética que triplica a la de los acumuladores de litio actuales.
Según Yet-Ming Chiang, responsable del proyecto, alcanzar los 1.000 Wh/kg es el umbral mínimo para la aviación regional eléctrica. Su prototipo ya ha superado los 1.500 Wh/kg a escala de pila y, a nivel de sistema, rebasa los 1.000 Wh/kg, una cifra que podría permitir fabricar aviones que no utilicen combustibles fósiles para realizar trayectos cortos y medios.
Las baterías de iones de litio -la tecnología empleada actualmente- rondan los 300 Wh/kg, muy lejos de los requisitos de aviones, trenes o buques. En contraposición a estas, el sodio atrae por su abundancia y su menor coste, puesto que procede de la sal común y evita las limitaciones geológicas y geopolíticas del litio.
Un prototipo que supera los 1.500 Wh/kg
Para validar la idea se construyeron dos prototipos de laboratorio. El primero de ellos, denominado H-cell, utiliza dos tubos de vidrio verticales y un conducto central con la cerámica y el electrodo de aire; el sodio líquido llena un lado y el aire circula por el otro. El segundo es horizontal: la cerámica forma una bandeja donde se aloja el sodio y el electrodo se fija en la base.
Las pruebas con aire de humedad controlada confirmaron la cifra de 1.500 Wh/kg por pila. La humedad resultó decisiva, ya que favorece que los productos de descarga permanezcan en estado líquido y puedan retirarse con el flujo de aire, manteniendo estable la reacción.
Además, la reacción no emite CO?, al contrario: el óxido de sodio generado absorbe dióxido de carbono y, tras una cascada espontánea, se convierte en bicarbonato sódico. Si el subproducto llega al océano, contribuye a reducir la acidez del agua, ofreciendo un efecto ambiental positivo adicional.
En términos de seguridad, la celda evita el contacto directo de dos reactivos concentrados: un lado contiene sodio y el otro solo aire diluido. Este diseño limita los riesgos de reacción descontrolada frente a baterías de alta densidad donde ambos componentes están sellados juntos.
La producción de sodio metálico a gran escala es factible, con el precedente de los Estados Unidos, que produjo grandes cantidades cuando fabricaba tetraetilo de plomo para la gasolina con plomo, alcanzando las 200.000 toneladas anuales. El sistema propuesto utiliza cartuchos recargables que se rellenan con sodio fundido y, una vez descargados, se sustituyen por otros cargados -se pueden ir recargando para reutilizarlos-, reduciendo los tiempos de parada.
El primer objetivo comercial es una celda del tamaño de un ladrillo, capaz de entregar unos 1.000 Wh para alimentar drones agrícolas. Para ello, los creadores de esta solución han constituido la empresa Propel Aero en la incubadora The Engine del MIT.
