Natrium‑luftbränsleceller för en batteridriven flygning närmare verkligheten

Forskare vid MIT och andra institutioner har utvecklat en experimentell natrium–luftbränslecell som på sikt kan vara intressant för elflyg. Studien i Joule beskriver laboratorieprototyper, inte ett flygplan som drivs med tekniken. Den höga specifika energin är lovande, men säkerhet, uppskalning och framställning av natriummetall måste fortfarande utvärderas i ett komplett system.

Varför elflyg kräver lättare energilagring

Energilagrets vikt begränsar ett flygplans räckvidd och lastförmåga. Litiumjonbatterier kan driva mindre elflygplan, men deras specifika energi gör längre regionala flygningar svåra. Metall–luftceller hämtar syre ur omgivningsluften och kan i princip leverera mer energi per kilogram. Uppladdningsbara varianter drabbas ofta av fasta urladdningsprodukter som ansamlas och försvårar upprepad drift.

Så fungerar natrium–luftcellen

MIT-gruppens konstruktion använder flytande natriummetall som förbrukningsbart bränsle och fuktad luft på andra sidan. En fast keramisk elektrolyt leder natriumjoner, medan elektroner passerar genom den yttre kretsen och ger elektrisk ström. Natriumet behöver fyllas på och reaktionsprodukterna avlägsnas. Det är därför en bränslecell som tankas, inte ett vanligt slutet batteri som bara laddas med sladd.

Forskarna byggde två laboratorieprototyper, bland annat en H-formad cell. Luftfuktigheten visade sig viktig: den bidrog till att urladdningsprodukterna kunde föras bort i flytande form. Därmed kan konstruktionen undvika en del av problemen med fasta avlagringar i andra metall–luftbatterier.

Källa: Joule

Vad mätningarna visar

Studien anger en beräknad specifik energi på cellstapelnivå om 1 200 Wh/kg vid strömtätheten 80 mA/cm². Forskarna visade också kontinuerlig drift där ett natriumlager på upp till 2,3 cm förbrukades. Värdet är högre än för många av dagens litiumjonbatteripaket, men det är inte en mätning av ett komplett certifierat flygsystem med bränslehantering, kylning och säkerhetsutrustning. Prestanda i verklig flygning återstår att visa.

Reaktionsprodukter och miljöpåverkan

Urladdningen ger bland annat natriumhydroxid, som kan reagera med CO₂ och bilda natriumkarbonat och senare natriumvätekarbonat. Det är en möjlig väg för att binda koldioxid, men visar inte att ett framtida flygplan får negativa nettoutsläpp. En livscykelanalys måste även räkna med energin för att framställa nytt natriummetall och hur produkterna hanteras. Natriummetall reagerar kraftigt med vatten, så säker lagring och tankning är avgörande.

Möjliga användningar

Forskarna pekar på flyg, fartyg och andra viktkänsliga transporter. Nästa steg är större demonstrationsenheter, kanske först för drönare. Någon bekräftad tidplan för kommersiellt passagerarflyg finns inte. Hållbarhet, kostnader, bränslelogistik och certifiering behöver prövas vidare.

Investeringssammanhang

Enovix Corp. utvecklar en annan teknik: litiumjonceller med kiselbaserad arkitektur. Företaget är ett exempel från den bredare energilagringssektorn. MIT:s natrium–luftcell är inte en Enovix-produkt, och studien visar ingen direkt kommersiell nytta för bolaget.

(ENVX )

Senaste nytt om Enovix Corp. (ENVX)

Läs mer om energiteknik här.

Studie

Sugano, K. m.fl. (2025), ”Sodium-air fuel cell for high energy density and low-cost electric power”, Joule. doi:10.1016/j.joule.2025.101962.