近日，麻省理工学院(MIT)研究人员开发出一种钠空气燃料电池，有望为包括电动飞机在内的未来交通工具提供动力。一份新闻稿指出，这种燃料电池方法不仅克服了钠空气电池的局限性，还有助于在燃料电池飞机起飞时清除地球上的碳排放。

随着全球逐步摆脱化石燃料，电池成为能源转型的关键组成部分，在可再生能源生产放缓时储存能源以满足需求。目前，锂离子电池是较优的储能解决方案，但其储能容量已开始接近极限，这给飞机、轮船和火车等重型运输工具的纯电动解决方案开发带来瓶颈。

钠空气电池或金属空气电池一直被视为高功率应用的替代方案，不过大部分此类技术仍处于开发阶段。麻省理工学院研究人员与美国其他机构研究人员合作，提出了一种全新方法，利用相关化学物质为燃料电池提供动力，克服了电池设计的局限。

研究人员通过改用燃料电池设计而非电池，从装置中提取出更高的能量密度。在其中一个实验室规模的原型中，他们使用了两根垂直玻璃管，用固体陶瓷电解质和多孔空气电极将两根玻璃管连接起来。其中一根玻璃管内装有液态金属钠，另一根装有空气，为燃料电池反应提供氧气。两种成分发生反应，生成氧化钠和能量。通过控制气流湿度，研究人员成功使每个燃料电池堆每公斤产生1700瓦时的电能，而电动飞机所需的能量密度为每公斤1000瓦时。

与电池不同，电池的反应元件密封在容器内，而燃料电池的元件需反复进出。因此，燃料电池无需充电，只需加注燃料即可，速度更快，更利于商业化应用。

尽管该燃料电池能量密度高，但反应成分钠和空气既稀薄又有限。所以，即便成分间发生不必要的相互作用，也只会导致小规模反应，不会像普通电池那样出现热失控，这使其成为更安全的选择。

此外，燃料电池释放的氧化钠会自然与空气中的湿气反应生成氢氧化钠，氢氧化钠又与大气中的二氧化碳反应生成碳酸钠，进而生成碳酸氢钠(即小苏打)。这不仅有助于吸收大气中的二氧化碳，碳酸氢钠最终还会进入海洋，帮助降低海水酸度，进一步抵消碳排放的影响。此前，这些解决方案因成本高昂未能实施，而钠空气燃料电池则让部署变得没那么麻烦。麻省理工学院材料科学与工程教授蒋业明在新闻稿中解释道：“从金属钠开始，就会发生一系列自然的级联反应。这一切都是自发的。我们不需要做任何事情来实现它;我们必须驾驶飞机。”

与当代电池中仅在某些地区可用且需大量加工提取的锂不同，钠可以从世界任何地方的盐中获取。

目前，研究人员计划建造砖块大小的燃料电池来为大型无人机提供动力，以展示他们的概念，之后致力于为更大的飞机和船舶提供动力。该研究成果已发表在《焦耳》杂志上。