Forskere fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) har laget en ny type brenselcelle, som skal kunne gå på flytende natriummetall. En brenselcelle skaper elektrisk energi gjennom en kjemisk reaksjon.

Forskerne mener teknologien vil kunne komme til nytte i transport hvor det er vanskelig å kutte klimagassutslipp, som i fly- og skipstrafikk. 

Brenselcellen benytter seg av natriummetall. Det er en ingrediens som er tilgjengelig og rimelig og kan hentes fra vanlig salt, ifølge forskerne. Metallet reagerer med oksygen fra luft og produserer energi. 

Videre kan restproduktet til og med brukes til å fange CO₂, forklarer forskerne.  

– Vi forventer at folk skal synes dette er en helt sprø idé, sier Yet-Ming Chiang som er forsker og ingeniør ved MIT, i en pressemelding. 

– Hvis de ikke gjør det, ville jeg blitt litt skuffet – for hvis ingen synes noe er helt sprøtt i starten, er det antakelig ikke særlig revolusjonerende heller.

En som synes det er en vill idé er Federico Zenith, seniorforsker ved SINTEF og ekspert på brenselceller. 

– Jeg trodde sesongen for eksotiske brenselceller var over for noen år siden, men det alltid morsomt å se at noen forskere drister seg utenom allfarvei.

Høyere energitetthet enn i batterier

Elfly kan kutte utslipp, men det er begrensninger. Du får ikke like mye energi per vektenhet med et batteri som i bensin. Batteriene blir for tunge for lange flyturer. 

Prototypen som forskerne ved MIT har laget, kan oppnå en høyere energitetthet per vektenhet, ifølge en artikkel fra universitet. 

Forskerne estimerer at prorotypen deres kan gi en energitetthet på 1.200 wattimer per kilo. Det er langt høyere enn de 300 wattimene per kilo kommersielle litiumionbatterier kan gi, som er den mest brukte batteritypen.

Oppfinnelsen startet med forskning på metall-luft-batterier, som bruker metall som jern, sink eller aluminium og oksygen fra omgivelsene. 

– Folk har visst om energitettheten man kan få med metall-luft-batterier i veldig lang tid. Det har vært enormt attraktivt, men har bare aldri blitt realisert i praksis, sier Yet-Ming Chiang, som ledet den nye studien. 

En utfordring med slike batterier har vært å lade dem opp igjen. 

Chiang ville utforske å lage en brenselscelle med metall og luft isteden, som ikke trenger å lades.  Brenselet brukes da opp og må fylles på igjen. 

Fange CO₂ fra fly? 

Prototypen de har laget går på natriummetall, som smelter ved 98 grader. I eksperimentene opererte forskerne derfor med en temperatur på mellom 110 og 130 grader. 

De brukte luft med en kontrollert grad av fuktighet for at restproduktet skulle bli flytende, noe som ga best effektivitet. 

Natrium reagerer imidlertid eksplosivt med vann, som er en sikkerhetsrisiko. 

Ifølge Chiang vil det ikke bli nok vann tilgjengelig i deres design til at det oppstår farlige reaksjoner. 

Blir til Plumbo-ingrediens

Restproduktet fra berenselcellen blir natriumhydroksid, også kjent som kaustisk soda, en sterk base som brukes i Plumbo. 

Forskerne ser for seg at dette kan slippes ut av et fly som bruker teknologien, ifølge  pressemeldingen. 

Natriumhydroksid knytter seg lett til CO₂ og blir til et fast stoff, natron som inngår i bakepulver. CO₂  fanges i prosessen, og natron som havner i havet kan bidra til å motvirke havforsuring. 

Det er foreslått å teste utslipp av natriumhydroksid i havet som en form for klimafiksing, som Mongabay har skrevet om. 

Et annet forslag er at restproduktet kan samles og selges. 

– Kan ikke bare dumpe det fra et fly

Chiang har dannet bedriften Propel Aero med mål om å kommersialisere ideen. 

– Vi håper å få noe i lufta i løpet av det neste året, sier Chiang. 

Da for eksempel en drone. 

Det høres jo bra ut, men er ideen realistisk? Absolutt ikke, mener Federico Zenith ved SINTEF. 

– Det er riktignok sant at du kan bruke natriumhydroksid til å fange CO₂, men dette er jo hovedingrediensen i Plumbo. Du kan ikke bare dumpe det ut av et fly. Dette er miljøkriminalitet og det finnes strenge lover mot sånt.

Å samle og selge har han heller ingen tro på. 

– Du kunne også sagt du kan fange CO₂ fra eksosen til fossilbilen din, og bruke det til å lage brus. Det er det samme kjemikaliet, og det finnes jo et marked for det. Men folk gjør ikke dette da det er komplisert å utføre og lite penger å hente. 

Natriumhydroksid er et viktig basiskjemikalium, men etterspørselen kommer ikke i nærheten av omsetningen av fossile drivstoff, sier Zenith. 

Må ta med vann

Zenith husker tilbake til da han var doktorgradstudent, og det ble publisert studier om en ny brenselcelle «hver uke eller måned». 

– Det virket som det var en enkel måte å bli publisert på, å bare finne på en ny brenselcelle; noen ble fort glemt, andre fant sin nisje. Dette er en ganske eksotisk brenselcelle, sier han. 

For det første må natriumet varmes opp til over 100 grader for at det skal være flytende. Ved denne temperaturen kan natrium selvantenne i kontakt med luft, for eksempel ved en lekkasje. 

Forskerne skriver også at det trengs fuktig luft for at restproduktet skulle bli flytende. 

– Det betyr at hvis du har et fly som skal fly på dette, må du ta med en del vann. Du finner ikke vann i lufta på 10.000 meter, det er minus 50 grader og tilnærmet ingen fuktighet. Å ta med flere tonn med vann på flyet kommer til å koste dyrt, selv om det ikke er umulig, sier Zenith.

Det er også sikkerhetsaspekter. 

– Hva om flyet krasjlander? Det er ille nok med flybensin, men hva skal man gjøre med natrium og natriumhydroksid i miksen? 

– Brannmenn vil ikke kunne bruke vann for å slokke en eventuell brann. Tenk også om man skulle dumpe drivstoff like før nødlanding: det flytende natriumet vil jo selvantenne i kontakt med luft.

– Går over streken

Zenith peker også på at energitettheten per kilo er mye høyere for hydrogen, flybensin eller bærekraftig flydrivstoff. 

– At de sikter på å fly, synes jeg er helt galimatias. Det er vanskelig nok for hydrogen, som har over ti ganger natriums energitetthet. Mer vekt i drivstoff oversettes straks til mindre lastekapasitet og mindre inntekter, og en så tung teknologi er helt uegnet, tenker jeg. 

Han synes også utregningen av pris i studien er tvilsom. 

– De prøver å skape blest, og jeg synes de går over streken når de antar at salget til biproduktet klor kan dekke 90 prosent av natriums produksjonskostnad. Markedet for klor er riktignok ikke lite, men heller ikke så stort.

Zenith sier at forskningen i seg selv er teknisk solid og grundig utført, men de foreslåtte anvendelsene er lite troverdige.

– Det er mulig at jeg ikke har nok fantasi, men jeg ser ingen åpenbare anvendelsesområder.

Referanse: 

Karen Sugano, m. fl.: «Sodium-air fuel cell for high energy density and low-cost electric power», Joule, 27. mai, 2025.