Por primera vez, la aviación eléctrica parece estar al alcance de la mano. Una innovadora celda de combustible basada en sodio líquido, desarrollada por ingenieros del MIT, promete superar las limitaciones que durante décadas han frenado el desarrollo de aviones impulsados por electricidad.
Durante años, los investigadores han perseguido una solución viable para lograr vuelos eléctricos eficientes. Sin embargo, el mayor obstáculo ha sido el peso de las baterías. Para que un avión pueda volar distancias razonables, necesitaría una cantidad de energía tan grande que las baterías actuales, demasiado pesadas y con baja densidad energética, lo harían inviable. Esta desventaja ha impedido que la aviación eléctrica pase de los prototipos a una escala comercial funcional.
Ahora, un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha desarrollado un nuevo tipo de celda de combustible que podría marcar un antes y un después. Se trata de una celda que emplea sodio metálico líquido como portador de energía y, según sus creadores, ofrece una densidad energética tres veces superior a las mejores baterías de litio actuales. Esto podría allanar el camino para vuelos eléctricos regionales prácticos, sostenibles y económicamente viables.
Una celda que no se recarga, se reposta
El principio de funcionamiento de esta nueva tecnología es radicalmente diferente al de las baterías convencionales. En lugar de almacenarse y recargarse energía eléctrica en celdas electroquímicas, como ocurre con las baterías de iones de litio, esta celda funciona como un sistema de combustible reemplazable.
“Básicamente estamos hablando de una batería que no se recarga, sino que se repone, como si se tratara de un depósito de combustible”, explicó Yet-Ming Chiang, coautor del estudio y profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales en el MIT. El funcionamiento es conceptualmente similar al de una pila de combustible, pero con un diseño más eficiente para aplicaciones aeronáuticas.
La celda contiene sodio metálico líquido en un extremo y aire en el otro. Un delgado pero resistente membrana cerámica separa ambos compartimentos. Esta membrana permite el paso de iones de sodio pero bloquea cualquier reacción cruzada no deseada. Cuando el sodio entra en contacto con el oxígeno del aire, se produce una reacción electroquímica que genera electricidad. Este diseño permite que la celda sea recargada simplemente reemplazando los cartuchos de sodio agotado por otros nuevos.
Una densidad energética revolucionaria
La verdadera innovación, sin embargo, no radica únicamente en su modo de operación, sino en la cantidad de energía que puede almacenar por unidad de peso. Actualmente, las mejores baterías para automóviles eléctricos alcanzan densidades de unos 300 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg). Para que un avión eléctrico sea viable, los expertos estiman que se necesitaría una densidad mínima de 1000 Wh/kg. Este ha sido uno de los grandes impedimentos técnicos de la industria.
El nuevo diseño del MIT logró una densidad energética de hasta 1700 Wh/kg a nivel de celda, lo que se traduce en alrededor de 1000 Wh/kg cuando se considera el sistema completo. Esto representa un salto cuántico frente a las tecnologías existentes. “Es la primera vez que se alcanza un valor de esta magnitud con una celda de combustible práctica”, afirmaron los investigadores en el estudio publicado en Joule.
Con esta densidad, se abre la posibilidad real de impulsar vuelos eléctricos de corto y medio alcance, algo hasta ahora inalcanzable.
Más allá del laboratorio: hacia aplicaciones reales
Aunque la investigación se encuentra aún en una etapa preliminar, los resultados ya han comenzado a despertar el interés de la industria. Los científicos han fundado una empresa emergente, llamada Propel Aero, con el objetivo de desarrollar una versión funcional de esta celda a escala comercial.
“Queremos construir una celda del tamaño de un ladrillo que pueda alimentar una aeronave del tamaño de un dron grande”, explicó Chiang. Esta demostración, que esperan concretar dentro de un año, serviría como prueba de concepto para escalar la tecnología.
De momento, solo se ha construido un prototipo de laboratorio. A pesar de ello, la hoja de ruta de Propel Aero incluye la adaptación del sistema para aeronaves tripuladas en futuras fases. El enfoque inicial estará en aviones ligeros y drones comerciales, donde el impacto económico y medioambiental puede ser inmediato.
¿Vuelos intercontinentales eléctricos? Aún no
Es importante poner en perspectiva las capacidades actuales de esta tecnología. Los vuelos eléctricos de largo alcance, como los transatlánticos, siguen estando fuera del alcance de esta y otras tecnologías similares. Las necesidades energéticas de estos trayectos son aún demasiado elevadas.
Sin embargo, la electrificación de vuelos regionales y de corta distancia ya representaría un hito significativo. Según la Agencia Internacional de Energía (IEA), más del 30% de las emisiones del sector aéreo provienen de vuelos de menos de 1500 kilómetros. “Si podemos electrificar solo este segmento del transporte aéreo, el impacto en la reducción de emisiones de carbono sería enorme”, subrayan los autores del estudio.
¿Y la seguridad?
El uso de sodio metálico, un material altamente reactivo, podría parecer una elección arriesgada. El sodio puede inflamarse espontáneamente al entrar en contacto con el agua o la humedad, lo que plantea riesgos potenciales para la seguridad en caso de fuga o accidente. Sin embargo, los investigadores aseguran que su diseño minimiza estos peligros.
“En las baterías tradicionales, dos materiales reactivos están en contacto directo. Eso puede provocar explosiones en caso de fallo. Nuestra celda separa físicamente el sodio del oxígeno atmosférico mediante una membrana cerámica, lo que evita reacciones fuera de control”, explicaron en EurekAlert!
Además, al estar encapsulado y operando en un entorno sellado, el sodio no entra en contacto con el aire hasta que se inicia la reacción planificada. Aun así, los científicos reconocen que deberán demostrar rigurosamente la seguridad del sistema en condiciones reales de vuelo antes de su implementación a gran escala.
Obstáculos de producción y escalabilidad
El reto de llevar una tecnología desde el laboratorio hasta su uso comercial no es menor. Además de garantizar su seguridad, los investigadores deben demostrar que el sistema puede fabricarse de manera rentable y sostenible.
Actualmente, la celda se produce utilizando materiales cerámicos avanzados que deben resistir altas temperaturas. Fabricar estas membranas a gran escala sin perder rendimiento es uno de los principales desafíos. “Estamos explorando diversas rutas de fabricación para reducir los costos sin comprometer la calidad”, indica el equipo del MIT en su publicación científica.
Propel Aero también deberá desarrollar una infraestructura para el suministro y reciclaje de los cartuchos de sodio. A diferencia de las baterías recargables, este sistema requiere una red logística que permita reemplazar rápidamente los cartuchos agotados. Aunque este modelo puede parecer más complejo, tiene la ventaja de reducir el tiempo de parada de las aeronaves, lo cual es un aspecto clave en el sector de la aviación.
Una nueva dirección para la energía sostenible
La investigación del MIT se suma a una tendencia creciente en el campo de la aviación: buscar alternativas sostenibles al uso de combustibles fósiles. Desde aviones híbridos hasta motores de hidrógeno, pasando por biocombustibles, múltiples enfoques están siendo evaluados para descarbonizar este sector clave.
No obstante, las celdas de combustible de sodio proponen una solución distinta, que combina alta densidad energética, facilidad de recarga mediante reemplazo y potencial escalabilidad. Si bien queda mucho camino por recorrer, el trabajo del equipo liderado por Chiang y los ingenieros del MIT ofrece un rayo de esperanza para lograr una aviación más limpia y eficiente.
“Este es solo el primer paso”, concluye Chiang. “Pero si logramos escalar esta tecnología, podría transformar completamente la forma en que pensamos sobre los vuelos eléctricos”.
Fuente: Sugano, K., Mair, S., Ganti-Agrawal, S., Friesen, A. S., Raman, K., Woodford, W. H., Sripad, S., Viswanathan, V., & Chiang, Y.-M. (2025). Sodium-air fuel cell for high energy density and low-cost electric power. Joule. https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.101962
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