美国麻省理工学院（MIT）近日成功开发突破性燃料电池，能量密度是现在锂电池三倍多，大幅提升蓄电力，不仅消弭电动汽车车主里程焦虑，更为发展停滞的电动飞行带来革命性契机。论文5月刊登于《Joule》期刊。
领导研究的MIT材料科学与工程系台裔博士蒋业明（Yet-Ming Chiang）表示：“电动飞行普及需要更轻盈高效电池。新技术不仅帮助飞行器，也有望驱动卡车、船舶全面电动化。”
核心为金属─空气燃料电池（metal-air fuel cell），以液态钠为燃料，搭配一层固态陶瓷电解质，让钠离子顺利通过，同时避免燃料与空气直接接触，提升系统安全性。相较昂贵且供应链受限的锂，钠来源充足且价格低廉，极具可持续发展潜力。此外可快速更换燃料，不用充电补充能量。
团队测试两种实验原型电池：一为“H型设计”，另一种“水平设计”。电池精准控制湿度空气里，电池达每公斤约1,700Wh能量密度，即便考量系统损耗，最终仍达1,000Wh/kg，超越主流商用锂电池能量密度（约300Wh/kg）三倍。代表一组便当盒大小的燃料电池，可让一架农用无人机持续飞行数小时。
与喷射引擎不同，新燃料电池排放不是二氧化碳，而是氧化钠（sodium oxide），会与空气水分反应形成氢氧化钠。更妙的是，氢氧化钠会继续吸收二氧化碳并转化为碳酸钠和小苏打（碳酸氢钠）。故新电池不但不排碳，还会“吸碳”！
以突破性电池为起点，朝航空应用出发成员之一博士班研究生Karen Sugano表示，关键发现是“湿度决定反应效率”。如果气流太干燥，反应产物会堆积成绝缘层，阻碍反应继续。另一位成员Saahir Ganti-Agrawal也表示：“这研究仿佛将多个过去忽略的技术重新组合，从高温电池到燃料电池，再到空气电极设计，最终诞生性能惊人的新电池系统。”为推动商业化，团队已成立创业公司Propel Aero，一年内展开大型无人机飞行测试，然后逐步拓展至电动航空领域。
新电池颠覆人们对电池的印象。以钠取代锂，不仅成本更低、安全性更高，还具“吸碳”潜力。蒋业明博士说：“不需刻意做什么，环境就自然改善。”且补充能量就像加油，无需耗时充电，大大提高便利性。若能顺利发展，新电池将成为新飞行器的核心动力，从城市无人机快递到长途飞行航程，电池不再是航空载体配角，而是取代燃油的新希望。
（首图为实验中H型电池，来源：Gretchen Ertl/MIT）
