飞机也能电动化？ 华裔科学家发明「钠空气电池」

在环保意识高涨，碳排已成国际共识的现在，动力系统电气化，成为主要的改革方向。 虽然以锂离子电池为基础的电动车已经不罕见，但是它不适合用在飞机、火车和船舶上。 如今，著名的麻州理工学院（MIT）的研究人员，发明了一种新配方的电池，有望帮助这些交通系统实现电气化。

这是一种燃料化电池，但是又与现行主流的氢燃料电池不同，它其实是一种空气电池，由于负极是液态金属钠，就与燃料颇类似，才如此形容。 钠就是它最大的优势，因为它很容易取得，电解食盐（氯化钠）就可以，简直取之不尽用之不竭。

研究人员利用原型装置进行实验，证明这种钠空气电池单位重量的能量密度，是现行锂离子电池的三倍以上，证明了它的发展潜力。

研究项目主持人是MIT材料科学与工程系教授蒋业明博士（Yet-Ming Chiang），他出生于中国台湾，1964年随父母移民美国，1980年获得麻省理工学院学士学位，2009年获得美国国家工程院贡献奖。 除了蒋博士以，论文作者还有博士生菅野可怜 （英文：Karen Sugano），与苏尼尔·梅尔 （Sunil Mair） 和萨希尔·甘蒂-阿格拉瓦尔 （Saahir Ganti-Agrawal）。

它的原理这样的：电池由两个作用室组成，一边是液态金属钠（可以视做「燃料」），另一边充满湿润的空气，做为正极。 两者之间由固体陶瓷电解质材料连接。

简单来说，钠离子从一个作用室穿过电解质，进入另一室。 钠离子与空气接触后，会与气体中的氧气产生化学反应，产生电能。 在作用的过程确实会产生副产品氧化钠（如同废料），原本是固体晶体，但是在过程中它会吸收水气成为液态状，如此便于直接排出。 研究人员表示，氧化钠基本上不算污染物，它会环境中会自动吸附大气中多余的二氧化碳，反而有一定程度的环保效果。

在吸附二氧化碳后，氧化钠就会形成碳酸氢钠，也就是俗称的小苏打。 蒋博士团队表示，小苏打无毒无害，如果它落入海洋，还有降低海水的酸度的正向效果，也能逆转温室气体带来的破坏。 也就是说，这种钠空气电池的废料，不但不会造成环境负担，反而会改善环境，岂不美哉？

但如何将它应用在飞机呢？ 研究团队认为，可以将多个钠空气燃料电池接在一起，使其满足区域客运航班的续航力。 它需要充电吗？ 研究团队的想法是，直接更换装满液态钠金属的新电池盒，就像换燃料一样，即可快速为电池「补充能量」。 这一做法与现在的电动摩托车的换电池类似，但是情况更简单，因为现行的电池在耗电完后，电池就剩呆重，而钠空气燃料电池的电力，是随着钠的化学作用而愈来愈少，所以最后电池盒轻很多的是空盒子，也就不会因呆重而影响性能。

虽然我们近期可能不会看到客机使用这项技术，因为它还有很多需要改进之处。 但研究团希望在一年内，一个「砖块大小、功率1000瓦时」的钠空气燃料电池，能够先在无人机上示范使用。

至于钠金属的安全问题，钠很容易自燃，遇水更会引发爆炸，但是现在的锂离电池也有燃烧与爆炸的风险，但人们仍然也是接受了，所以只要提升包装的安全性，应该也可以被接受。

蒋博士说：「我认为，人们会觉得用钠当成电池燃料，这是一个完全疯狂的想法。 甚至我觉得，如果没人感到疯狂，我会有点失望。 因为如果人们一开始不觉得某件事完全疯狂，那么它很可能就不会那么具有革命性。」