美新型燃料电池或推动交通电动化变革

就电池的储电量而言，在给定重量下，其容量已接近物理极限。这一瓶颈问题对能源创新及飞机、火车和轮船等交通工具的动力系统电动化转型构成了严峻挑战。

此次的新电池是一种燃料电池。其通过补充燃料实现能量再生，而非依赖外部充电。该电池的燃料为液态金属钠，这是一种价格低廉且资源丰富的材料。电池的一侧通向空气，作为氧原子的来源。两者之间由一层固体陶瓷材料构成电解质，其允许钠离子自由通过;而面向空气的一侧设有多孔电极，有助于钠与氧气发生化学反应并释放电能。

这项技术具备革命性潜力，尤其对于航空业这样对重量极为敏感的领域而言，能量密度的大幅提升可能带来关键性突破，最终使电动飞行实现大规模实用化。

目前，现实中的电动航空所需的门槛大约是每公斤1000瓦时的能量密度。当前电动汽车使用的锂离子电池最高能量密度约为每公斤300瓦时，远未达到这一标准。即便未来能达到每公斤1000瓦时，也尚不足以支撑跨洲或跨洋飞行。

团队此次制作了两种不同版本的实验室规模系统原型。其中一种被称为H电池，另一个原型采用水平设计。在严格控制湿度的气流条件下测试显示，仅单个电池堆的能量密度就接近每公斤1700瓦时，整个系统的平均能量密度超过每公斤1000瓦时。若将该系统用于飞机，可以设计成类似自助餐厅餐盘架的形式，将多个钠燃料包插入燃料电池中。燃料包内的钠金属在发电过程中参与化学反应，产生的副产品则从飞机尾部排出，类似于喷气发动机的尾气。

团队初步计划是开发一种砖块大小的燃料电池模块，预计可提供约1000瓦时的电能，足以驱动一架大型农业无人机，从而验证该技术的实际可行性。研究人员希望能在明年内完成这一演示验证工作。

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