麻省理工学院（MIT）的一项创新研究正在为电动交通领域带来一场革命性的变革，特别是针对航空、铁路和海运等高能耗领域。传统锂电池的能量密度已接近极限，这严重阻碍了电动交通工具的进一步发展，特别是在需要长距离、高能耗的设备上，如飞机、火车和轮船。
然而，MIT材料科学与工程教授蒋业明领导的研究团队开发了一种新型的钠-空气燃料电池，这一突破性技术有望解决这一难题。蒋业明教授不仅是美国工程院院士，还是一位杰出的材料科学家，他过去曾成功研发出使用铝、铌、锆等金属作为正极的超级锂电池，并创办了多家有影响力的能源科技公司。
这种钠-空气燃料电池的工作原理与传统电池截然不同，它采用了燃料电池的思路。其核心优势在于，它可以通过快速加注燃料来产生电能，而不需要像传统电池那样缓慢充电。该燃料电池使用液态钠金属作为能源，这是一种成本低廉且广泛可得的材料，而空气则是其另一种成分。通过一层固体陶瓷电解质，钠离子可以与空气中的氧气发生反应，从而产生电能。
蒋业明教授表示，他们预计这一想法会被认为是非常疯狂的。他说：“如果一个想法一开始听起来并不疯狂，那它可能就没有你想象的那么具有革命性。幸运的是，大多数人都认为我是疯了。”然而，正是这种看似疯狂的想法，可能引领电动交通领域走向一个新的未来。
MIT的这项研究在《焦耳》杂志上发表了一篇论文，详细介绍了这种钠-空气燃料电池的工作原理和潜在应用。论文的作者包括蒋业明教授和他的团队成员，包括博士生凯伦·苏加诺、苏尼尔·迈尔、萨伊赫·甘蒂-阿格拉瓦尔等人。他们制作了两个不同版本的实验室规模原型，并进行了测试。
其中一种原型被称为“H型”，它采用了垂直的玻璃管结构，内部设有中央的固体陶瓷电解质和多孔的空气电极。随着钠燃料的逐渐消耗，反应不断发生，为系统提供电能。另一种原型则被称为“流体电池”，它采用了水平状的反应室，有助于反应进行的多孔空气电极固定在托盘底部，液态钠燃料通过托盘中的电解质材料与空气电极发生反应。
测试结果表明，在湿度可控的条件下，这种钠-空气燃料电池每千克的发电量可达1700瓦时，远远超过了目前电动汽车锂离子电池的能量密度。这意味着，这种燃料电池有可能使电动飞机成为现实，并可能改变航空、铁路和海运等行业的能源格局。
这种燃料电池还具有环保效益。其排放物是氧化钠，这种化合物会迅速与空气中的水分结合，生成氢氧化钠。氢氧化钠很容易与二氧化碳结合，形成固体物质碳酸钠，进而形成碳酸氢钠，也就是小苏打。这种化合物可以帮助降低海水的酸度，并将二氧化碳以稳定的形式捕获下来，从而抵消温室气体带来的破坏性影响。
蒋业明教授表示，他们计划将这种燃料电池应用于无人机上，并进行飞行测试。他们希望在未来几年内，能够将这种技术商业化，并广泛应用于航空、铁路和海运等领域。尽管这项技术还处于研发阶段，但它已经展现了巨大的潜力和前景。
