就電池的儲電量而言，在給定重量下，其容量已接近物理極限。這一瓶頸問(wèn)題對能源創(chuàng )新及飛機、火車(chē)和輪船等交通工具的動(dòng)力系統電動(dòng)化轉型構成了嚴峻挑戰。
此次的新電池是一種燃料電池。其通過(guò)補充燃料實(shí)現能量再生，而非依賴(lài)外部充電。該電池的燃料為液態(tài)金屬鈉，這是一種價(jià)格低廉且資源豐富的材料。電池的一側通向空氣，作為氧原子的來(lái)源。兩者之間由一層固體陶瓷材料構成電解質(zhì)，其允許鈉離子自由通過(guò);而面向空氣的一側設有多孔電極，有助于鈉與氧氣發(fā)生化學(xué)反應并釋放電能。
這項技術(shù)具備革命性潛力，尤其對于航空業(yè)這樣對重量極為敏感的領(lǐng)域而言，能量密度的大幅提升可能帶來(lái)關(guān)鍵性突破，最終使電動(dòng)飛行實(shí)現大規模實(shí)用化。
目前，現實(shí)中的電動(dòng)航空所需的門(mén)檻大約是每公斤1000瓦時(shí)的能量密度。當前電動(dòng)汽車(chē)使用的鋰離子電池最高能量密度約為每公斤300瓦時(shí)，遠未達到這一標準。即便未來(lái)能達到每公斤1000瓦時(shí)，也尚不足以支撐跨洲或跨洋飛行。
團隊此次制作了兩種不同版本的實(shí)驗室規模系統原型。其中一種被稱(chēng)為H電池，另一個(gè)原型采用水平設計。在嚴格控制濕度的氣流條件下測試顯示，僅單個(gè)“電池堆”的能量密度就接近每公斤1700瓦時(shí)，整個(gè)系統的平均能量密度超過(guò)每公斤1000瓦時(shí)。若將該系統用于飛機，可以設計成類(lèi)似自助餐廳餐盤(pán)架的形式，將多個(gè)鈉燃料包插入燃料電池中。燃料包內的鈉金屬在發(fā)電過(guò)程中參與化學(xué)反應，產(chǎn)生的副產(chǎn)品則從飛機尾部排出，類(lèi)似于噴氣發(fā)動(dòng)機的尾氣。
團隊初步計劃是開(kāi)發(fā)一種磚塊大小的燃料電池模塊，預計可提供約1000瓦時(shí)的電能，足以驅動(dòng)一架大型農業(yè)無(wú)人機，從而驗證該技術(shù)的實(shí)際可行性。研究人員希望能在明年內完成這一演示驗證工作。
