ค้นพบ 'เซลล์พลังงานไฟฟ้า' ทางเลือกใหม่สำหรับอากาศยาน น้ำหนักเบา จุได้สูงกว่าแบตฯ รถไฟฟ้า 3 เท่า
นักวิจัยจาก MIT และที่อื่น ๆ ค้นพบเซลล์พลังงานไฟฟ้าแบบใหม่ Sodium‑Air Fuel Cell หรือ “เซลล์เชื้อเพลิงโซเดียม‑อากาศ” ที่สามารถให้พลังงานมากกว่า 1,000 Wh/kg — สูงกว่าแบตเตอรี่ลิเทียม‑ไอออนที่ใช้ในรถ EV ปัจจุบันถึง 3 เท่า
การขับเคลื่อนอากาศยานด้วยพลังงานไฟฟ้ายังคงเป็นความท้าทายของวงการวิศวกรรมอากาศยาน เพราะข้อจำกัดเรื่องน้ำหนักของแบตเตอรี่และความจุพลังงานที่ไม่สอดคล้องกัน ทำให้ปัจจุบันยังไม่มีอากาศยานที่สามารถขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้าได้ทั้งหมด
แบตเตอรี่ลิเทียม‑ไอออนรุ่นดีที่สุดในรถยนต์ไฟฟ้าวันนี้เก็บพลังงานได้ราว 300 Wh/kg เท่านั้น ซึ่งอุตสาหกรรมการบินมองว่าแบตเตอรี่และพลังงานที่เหมาะสมสำหรับการพาเครื่องบินพาณิชย์ขึ้นสู่ท้องฟ้าได้ ควรสะสมและให้พลังงานได้ อย่างน้อย 1,000 Wh/kg
Sodium‑Air Fuel Cell คืออะไร ?
เซลล์พลังงานชนิดนี้ทำงานคล้ายแบตเตอรี่ แต่เลือกใช้ “อากาศ” เป็นแหล่งออกซิเจน (ขั้วบวก) และ “โซเดียมเหลว” เป็นแหล่งพลังงาน (ขั้วลบ) โดยมีแผ่นเซรามิกแข็งเป็นอิเล็กโทรไลต์คั่นกลางให้ไอออนโซเดียมเคลื่อนผ่านได้ ส่วนอากาศไหลผ่านขั้วพรุนด้านนอกเพื่อเข้าทำปฏิกิริยากับโซเดียม จนเกิดพลังงานไฟฟ้า ซึ่งทางทีมวิจัยพบข้อดีหลายข้อเกี่ยวกับแหล่งพลังงานชนิดใหม่นี้
- ความจุที่สูงกว่าแบตเตอรี่ในรถยนต์ไฟฟ้ากว่า 3 เท่า
- สามารถเติมพลังงานได้รวดเร็ว คล้ายกับการเติมน้ำมัน แต่จะเป็นการเติมโซเดียมเหลวเข้าไปแทน
- ปราศจากคาร์บอน
- มีความปลอดภัยมากขึ้น จากการที่มีแผ่นเซรามิกแข็งเป็นอิเล็กโทรไลต์คั่นกลาง และสัดส่วนของสารเคมีในเซลล์พลังงาน ลดความเสี่ยงการเกิดปฏิกิริยารุนแรงหากอุปกรณ์เสียหาย
- ต้นทุนที่ถูกกว่า เมื่อเทียบกับแร่หายาก อย่างลิเทียม-โคบอลต์ที่มีราคาสูง
ศักยภาพสู่การใช้งานเชิงพาณิชย์
ทีมวิจัยได้ตั้งสตาร์ตอัป Propel Aero (ใน The Engine, MIT) เพื่อพัฒนา Sodium‑Air Fuel Cell ขนาดเท่าก้อนอิฐ ที่สามารถให้กำลังไฟฟ้า ≈ 1 kWh สำหรับโดรนทางการเกษตรภายใน 1 ปี พร้อมวางเป้าขยายสเกลสู่เครื่องบินสำหรับเส้นทางในภูมิภาค เรือ และรถไฟ
หากเทคโนโลยีเซลล์เชื้อเพลิงโซเดียม‑อากาศก้าวข้ามจากห้องแล็บสู่สนามบินได้จริง เราอาจได้เห็น “เครื่องบินไฟฟ้าน้ำหนักเบา ปราศจากคาร์บอน” ซึ่งอาจเปลี่ยนโฉมการเดินทางด้วยอากาศยาน ในรูปแบบเดียวกับกระแสของรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน