Imaginez un avion électrique capable de voler plusieurs centaines de kilomètres sans émissions, ni lourdes batteries lithium-ion. C’est ce que pourrait bientôt permettre une innovation du MIT : la pile à combustible sodium-air.

Avec une densité énergétique trois fois supérieure à celle des batteries actuelles, cette technologie pourrait transformer l’avenir de la mobilité électrique, du rail jusqu’au ciel.

Un fonctionnement innovant : sodium + air = énergie

Contrairement aux batteries classiques, cette pile fonctionne avec du sodium métallique liquide en guise de carburant. Elle capte l’oxygène dans l’air ambiant, qui entre en réaction avec le sodium via une couche de céramique solide servant d’électrolyte.

Cette configuration permet une réaction chimique contrôlée, sans émission directe de CO₂ ni combustion.

Une densité énergétique record : 1 700 Wh/kg

Les premiers tests publiés dans la revue Joule révèlent une densité énergétique de 1 700 Wh/kg au niveau de la cellule, soit plus de trois fois celle des batteries lithium-ion (environ 300 Wh/kg).

Cela signifie qu’un appareil utilisant cette pile pourrait embarquer moins de poids pour plus d’autonomie, un critère déterminant pour l’aviation.

Une percée pour les vols régionaux électriques

Les experts estiment qu’il faut au moins 1 000 Wh/kg pour envisager des vols commerciaux courts 100 % électriques. La pile sodium-air dépasse ce seuil, ouvrant la voie à l’électrification des vols régionaux, qui représentent :

• 80 % des vols domestiques,
• 30 % des émissions du secteur aérien.

Avec cette technologie, des avions plus légers et moins polluants pourraient relier des villes de manière silencieuse, propre et économique.

Des applications au-delà de l’aérien

La pile sodium-air intéresse aussi les secteurs maritime et ferroviaire.

Sa haute densité énergétique et son stockage flexible la rendent idéale pour alimenter des trains ou des navires électriques sur de longues distances, sans recourir à des infrastructures lourdes ou à des recharges fréquentes.

Deux prototypes déjà réalisés

Les chercheurs du MIT ont mis au point deux prototypes :

• Un modèle vertical : deux tubes en verre reliés par un tube central, avec électrode poreuse et sodium liquide.
• Un modèle horizontal : basé sur un plateau électrolytique plus adapté à un usage embarqué.

Ces versions permettent de tester la stabilité, le rendement et la sécurité dans différentes configurations.

Une sécurité mieux maîtrisée

Le sodium est un métal réactif, mais les ingénieurs ont réussi à isoler les réactifs dans des compartiments séparés, réduisant les risques.

Le système reste stable à température contrôlée (≥ 98 °C) et ne présente pas les mêmes dangers que les batteries lithium en cas de défaillance.

Un impact environnemental positif

Autre point fort : les sous-produits de la pile capturent le CO₂. Le sodium réagit avec l’oxygène pour former de l’oxyde de sodium, qui peut ensuite capter du dioxyde de carbone de l’air pour former du bicarbonate de sodium, un composé courant utilisé notamment en cuisine et en nettoyage.

Résultat : une technologie qui pourrait à terme neutraliser ses émissions tout en produisant de l’énergie propre.

Propel Aero : la start-up qui pilote le projet

Pour accélérer le développement, une start-up nommée Propel Aero a été lancée au sein de l’incubateur The Engine du MIT. Leur objectif : créer d’ici un an un prototype fonctionnel de la taille d’une brique, capable d’alimenter un drone ou un petit appareil.

Ce premier modèle démonstrateur ouvrira la voie à des versions plus puissantes pour des avions légers ou des véhicules de transport.

Une production industrielle possible

Le sodium, contrairement au lithium, est abondant et déjà produit à grande échelle. Les États-Unis ont par exemple fabriqué jusqu’à 200 000 tonnes par an par le passé.

Cela rend cette technologie économiquement et logistiquement viable, surtout dans un contexte de transition énergétique.

Conclusion : vers une nouvelle ère du transport électrique ?

La pile sodium-air pourrait bien être le chaînon manquant entre performances, durabilité et décarbonation.

Si les essais grandeur nature confirment les promesses, nous pourrions assister à un changement radical dans la manière d’alimenter nos avions, trains et navires. Une technologie à suivre de près.