Dos prestigiosas instituciones, el MIT y la Universidad de Oxford, han presentado recientemente avances clave en el desarrollo de tecnologías de celda de combustible aire-sodio. Aunque ambas investigaciones emplean el mismo principio químico fundamental —el uso de sodio metálico como portador energético y oxígeno atmosférico como oxidante— sus objetivos, arquitectura de celda y aplicaciones previstas divergen de forma notable. Mientras Oxford busca desarrollar una batería de estado sólido completamente recargable, el MIT se centra en una celda de combustible de un solo uso, diseñada específicamente para propulsar aviones eléctricos de media distancia. Ambas líneas ofrecen soluciones al principal cuello de botella de la aviación eléctrica: la limitada densidad energética de las baterías de ion-litio. A continuación, analizamos en detalle ambos enfoques y sus implicaciones para el futuro de la descarbonización aérea.
Dos caminos con un mismo elemento: el sodio
El sodio ha resurgido como un candidato prometedor en la carrera por encontrar sistemas de almacenamiento de energía más sostenibles, seguros y ligeros. Al igual que el litio, es un metal alcalino, pero su abundancia global es muy superior y su extracción tiene un menor coste ambiental. Sin embargo, lo que realmente ha llamado la atención de la comunidad científica es su comportamiento electroquímico cuando se combina con oxígeno atmosférico en configuraciones aire-sodio.
Aquí es donde las dos investigaciones toman caminos paralelos pero distintos. El equipo del MIT, liderado por Yet-Ming Chiang, ha desarrollado una celda de combustible que utiliza sodio líquido y oxígeno del aire para generar electricidad. En lugar de recargarla, se reemplaza el cartucho de sodio una vez agotado, lo que permite un sistema de recambio rápido y práctico para la aviación.
Por su parte, el grupo de la Universidad de Oxford, dirigido por Peter Bruce, ha apostado por una batería aire-sodio regenerativa de estado sólido, más cercana al modelo de batería tradicional, pero con la promesa de una densidad energética igualmente alta y un ciclo de vida prolongado gracias a su diseño sólido-sólido.
Enfoque del MIT: una celda de combustible para volar más lejos
El prototipo desarrollado en el MIT se diferencia del concepto clásico de batería porque no está diseñado para ser recargado electroquímicamente. Se trata de una celda de combustible que oxida sodio metálico en contacto con aire, liberando electrones en el proceso. El diseño presentado podría alcanzar densidades energéticas superiores a 1.500 Wh/kg en condiciones ideales de laboratorio, y en escenarios reales se espera que supere los 1.000 Wh/kg. Esto es más de cinco veces lo que ofrecen las mejores baterías de ion-litio actuales.
Desde el punto de vista técnico, este sistema permite que un avión eléctrico vuele hasta cinco veces más lejos que con una batería convencional sin aumentar significativamente su peso. Además, el sodio líquido utilizado puede almacenarse en cartuchos herméticos intercambiables, lo que reduce drásticamente el tiempo necesario para repostar: en lugar de horas de recarga, bastarían minutos para sustituir los cartuchos y despegar de nuevo.
Otro aspecto importante es su beneficio medioambiental. El subproducto principal, óxido de sodio, puede reaccionar con el CO₂ atmosférico formando bicarbonato de sodio. Según sus desarrolladores, esto no solo evitaría la emisión de carbono, sino que también podría ayudar a capturar parte del CO₂ ya presente en el aire, ofreciendo así un doble beneficio.
Enfoque de Oxford: baterías regenerativas de estado sólido
Por su parte, el grupo de Oxford ha desarrollado una batería aire-sodio regenerativa que utiliza un electrolito sólido en lugar de líquido, lo que mejora su estabilidad térmica y seguridad. Su arquitectura permite tanto la descarga como la recarga electroquímica en la misma celda, haciendo viable su uso en dispositivos portátiles o vehículos eléctricos que requieren múltiples ciclos de carga y descarga.
A nivel técnico, estas baterías pueden alcanzar densidades energéticas también superiores a 1.000 Wh/kg, aunque actualmente están en fases más tempranas de desarrollo que el prototipo funcional del MIT. No obstante, el uso de un electrolito sólido podría mejorar significativamente la seguridad frente a incendios o fugas, una de las principales preocupaciones en el sector del transporte eléctrico.
Esta línea de investigación se orienta más hacia aplicaciones en tierra o en aviación ligera, donde la posibilidad de recarga sigue siendo un valor clave. También permite un enfoque más cercano al reciclaje, ya que no se desecha el cartucho completo tras el uso, sino que se regenera su funcionalidad mediante carga eléctrica.
Diferencias clave entre ambos sistemas
| Característica | MIT (Fuel Cell) | Oxford (Batería regenerativa) |
|---|---|---|
| Tipo de sistema | Celda de combustible no recargable | Batería recargable de estado sólido |
| Aplicación prevista | Aviación eléctrica de media distancia | Movilidad eléctrica y aviación ligera |
| Densidad energética estimada | 1.000–1.500 Wh/kg | >1.000 Wh/kg (en desarrollo) |
| Tiempo de recarga/reabastecimiento | Minutos (sustitución de cartucho) | Horas (recarga electroquímica) |
| Reacción secundaria potencial | Captura de CO₂ mediante formación de bicarbonato | No especificada |
| Estado de desarrollo | Prototipo funcional | Investigación en curso |
Reflexiones finales: convergencia hacia la aviación sostenible
Ambas aproximaciones están impulsadas por una misma necesidad: encontrar fuentes de energía que puedan ofrecer densidad energética suficiente para hacer viable el vuelo eléctrico más allá de rutas cortas. Las baterías de ion-litio, con densidades entre 200 y 300 Wh/kg, limitan severamente el alcance y la carga útil de los aviones eléctricos actuales. Superar la barrera de los 1.000 Wh/kg es, por tanto, un hito clave para abrir nuevas rutas comerciales sin emisiones.
Aunque el MIT y Oxford recorren caminos distintos —uno orientado a un sistema de sustitución rápida, otro a la recarga regenerativa— ambos podrían convivir en un futuro ecosistema de tecnologías complementarias. En aviación, donde el tiempo en tierra es crítico y el peso es un factor decisivo, la propuesta del MIT resulta especialmente atractiva. En cambio, la solución de Oxford podría resultar ideal para vehículos terrestres o drones reutilizables con ciclos de operación frecuentes.
Lo importante es que la investigación en aire-sodio ha dejado de ser una curiosidad académica para convertirse en una tecnología con aplicaciones tangibles. La convergencia entre materiales abundantes, soluciones energéticas eficientes y compromisos ambientales apunta a un futuro donde volar con cero emisiones no solo sea posible, sino también práctico.
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