Célula de combustível de sódio pode viabilizar aviões elétricos

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/05/2025

C?lula de combust?vel de s?dio

? ainda apenas uma vers?o de pequena escala funcionando no laborat?rio, mas esta pequena c?lula de combust?vel j? mostrou potencial para viabilizar a eletrifica??o da avia??o, fazendo decolar os avi?es el?tricos de grande porte.

As baterias est?o pr?ximas do limite te?rico de energia que conseguem armazenar para um determinado peso, um obst?culo s?rio para a inova??o energ?tica e a busca por novas maneiras de alimentar avi?es, trens e navios.

Em vez de uma bateria, o novo conceito envolve um tipo de c?lula de combust?vel, que ? semelhante a uma bateria, mas que pode ser reabastecida rapidamente, em vez de recarregada. Voc? pode compar?-la a uma "bateria de encher o tanque", mas neste caso o combust?vel ? s?dio met?lico em solu??o, um produto barato e amplamente dispon?vel.

Al?m disso, com o s?dio de um lado, o outro lado da c?lula ? apenas o ar atmosf?rico, que funciona como fonte de ?tomos de oxig?nio. Entre eles, uma camada de uma cer?mica s?lida serve como eletr?lito, permitindo a passagem dos ?ons de s?dio, enquanto um eletrodo poroso voltado para o ar ajuda o s?dio a reagir quimicamente com o oxig?nio e produzir eletricidade.

Em uma s?rie de experimentos com dois prot?tipos do dispositivo, os pesquisadores demonstraram que esta c?lula pode transportar mais de tr?s vezes mais energia por unidade de peso do que as baterias de ?ons de l?tio usadas em praticamente todos os ve?culos el?tricos atualmente.

"Esperamos que as pessoas achem que esta ? uma ideia totalmente maluca," disse o professor Yet-Ming Chiang, do MIT, nos EUA. "Se n?o achassem, eu ficaria um pouco decepcionado, porque se as pessoas n?o acharem algo totalmente maluco logo de cara, provavelmente n?o ser? t?o revolucion?rio."

Eletrifica??o da avia??o

Usando o mesmo conceito eletroqu?mico b?sico de uma bateria, apenas empregando-o em uma c?lula de combust?vel, a equipe conseguiu obter as vantagens da alta densidade energ?tica de forma pr?tica. Ao contr?rio de uma bateria, cujos materiais s?o montados uma ?nica vez e selados em um recipiente, com uma c?lula de combust?vel os materiais transportadores de energia entram e saem.

A equipe construiu duas vers?es da c?lula de combust?vel, ambas prot?tipos em escala de laborat?rio. Em uma delas, chamada c?lula H, dois tubos de vidro verticais s?o conectados por um tubo central contendo um eletr?lito cer?mico s?lido e um eletrodo de ar poroso. O s?dio met?lico preenche o tubo de um lado e o ar flui pelo outro, fornecendo o oxig?nio para a rea??o eletroqu?mica no centro, que acaba consumindo gradualmente o s?dio combust?vel.

O outro prot?tipo utiliza um design horizontal, com uma bandeja de eletr?lito contendo o s?dio combust?vel. O eletrodo de ar poroso, que facilita a rea??o, ? fixado na parte inferior da bandeja.

Testes usando um fluxo de ar com um n?vel de umidade cuidadosamente controlado produziram um n?vel de quase 1.700 watts-hora por quilograma no n?vel de uma "pilha" individual, o que se traduziria em mais de 1.000 watts-hora no n?vel do sistema completo, disse Chiang.

"O limite realmente necess?rio para uma avia??o el?trica realista ? de cerca de 1.000 watts-hora por quilograma," comparou o pesquisador. As baterias de ?ons de l?tio dos ve?culos el?tricos atuais chegam a cerca de 300 watts-hora por quilograma, ainda longe do necess?rio para os avi?es. Mesmo com 1.000 watts-hora por quilograma, disse Chiang, as baterias n?o seriam suficientes para permitir voos transcontinentais ou transatl?nticos.

A tecnologia tamb?m pode ser um facilitador para outros setores, incluindo o transporte mar?timo e ferrovi?rio. "Todos eles exigem alt?ssima densidade energ?tica e baixo custo. E foi isso que nos atraiu para o s?dio met?lico," disse Chiang.

Vantagens

A nova c?lula de combust?vel ? inerentemente mais segura do que as baterias que usam a mesma qu?mica - as baterias de s?dio - porque o s?dio met?lico ? extremamente reativo e deve ser bem protegido - assim como nas baterias de l?tio, o s?dio pode inflamar-se espontaneamente se exposto ? umidade.

Mas nesta c?lula de combust?vel, um lado ? apenas ar, "que ? dilu?do e limitado. Ent?o, n?o h? dois reagentes concentrados um ao lado do outro. Se voc? est? buscando uma densidade de energia realmente alta, ? melhor ter uma c?lula de combust?vel do que uma bateria, por quest?es de seguran?a," disse Chiang.

Como benef?cio adicional, o rejeito da c?lula a combust?vel ? o bicarbonato de s?dio, que pode at? mesmo ser jogado no oceano, para ajudar a desacidificar a ?gua, neutralizando outro dos efeitos nocivos dos gases de efeito estufa.

Embora o dispositivo at? o momento exista apenas na forma de pequenos prot?tipos de uma ?nica c?lula, Chiang afirma que o sistema deve ser bastante simples de ser ampliado para tamanhos pr?ticos para comercializa??o. O entusiasmo ? tamanho que a equipe j? formou uma empresa, a Propel Aero, para desenvolver a tecnologia.

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