Forscher des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine neuartige Brennstoffzelle entwickelt, die Natrium als Treibstoff nutzt. Sie soll deutlich mehr Strom als Batterien liefern und eine nachhaltigere Luftfahrt ermöglichen.
Batterien sind schwer, meist relativ langsam aufladbar und oft zu schwach für einen Einsatz im Himmel. Das stellt ein echtes Problem dar, wenn Unternehmen Flugzeuge, Schiffe oder Züge elektrisch betreiben wollen. Doch Forscher des MIT und anderen US-Institutionen haben nun offenbar eine Lösung gefunden: eine neuartige Batterie-Brennstoffzelle für Flugzeuge auf Basis von flüssigem Natrium.
Sie soll dreimal so viel Energie pro Kilogramm liefern können wie aktuelle E-Auto-Akkus. Im Gegensatz zu klassischen Batterien, die eine regelmäßige Aufladung benötigen, wird die Brennstoffzelle mit flüssigem Natriummetall und Luft betrieben. Der Sauerstoff aus der Luft reagiert in der Zelle mit dem Natrium. Dabei entsteht Strom. Zwischen den beiden „Hälften“ liegt ein fester, keramischer Elektrolyt, durch den sich die Natriumionen bewegen.
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Natrium-Brennstoffzelle als Batterie für Flugzeuge
Der große Vorteil dieser neuen Brennstoffzellen-Batterie ist ihre Energiedichte. Während Lithium-Ionen-Akkus maximal 300 Wattstunden pro Kilogramm liefern, schaffte der aktuelle Prototyp des MIT in Tests über 1.500 Wattstunden pro Kilogramm und über 1.000 Wattstunden pro Kilogramm auf Systemebene.
Genau das wäre die Grenze, die für elektrische Regionalflüge notwendig ist. Denn damit könnten 80 Prozent der heutigen Inlandsflüge emissionsfrei betrieben werden. Die Abgase der Brennstoffzelle sind nicht nur CO2-frei, sondern binden sogar CO2 aus der Luft. Als Nebenprodukt entsteht nämlich Natronlauge, die CO2 zu Natriumbikarbonat (Natron) umwandelt.
Das System soll zudem sicherer als Batterien sein, da nur eine Seite der Reaktion (Luft) ständig verfügbar ist. Das reduziert das Risiko von Explosionen bei Unfällen. Außerdem sind die Zellen austauschbar, indem sie wie eine Gasflasche wieder aufgefüllt werden können.
Noch in der Testphase – aber serienreif denkbar
Noch ist die Batterie-Brennstoffzelle des MIT ein Laborprototyp. Ein „Ziegelstein“ mit 1.000 Wattstunden soll bald in Produktion gehen. Das wäre genug für eine große Drohne. Die neue MIT-Ausgründung Propel Aero will die Technologie jedoch zur Marktreife bringen.
Ein weiterer Vorteil: Natrium, das als Treibstoff der Zelle zum Einsatz kommen soll, ist nahezu überall verfügbar – etwa in ganz normalem Kochsalz. Anders als bei Lithium braucht es also keine teuren oder umweltschädlichen Abbaumethoden. Damit hat diese Natrium-Brennstoffzelle für Flugzeuge das Potenzial, den Luftverkehr nachhaltig zu verändern.
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