氢燃料的未来:让续航不再成为痛点

来源:宇辰网 作者:宇辰网 时间:2017-02-14 分享至:
[宇辰导读]氢燃料能否补齐无人机续航短板?

一直以来,无人机虽已在民用领域得到了广泛应用,却也因为续航时间短饱受诟病。无人机市场持续火爆,关于行业发展前景的大肆宣传屡见报端。但如果续航问题始终得不到解决,噱头过后,无人机想进一步扩宽行业应用将举步维艰。所以业内正在尝试寻找突破口。

氢燃料电池在无人机领域起步较晚,声势虽不算浩大,却一直在稳步前进。最早是军工院所和学院派起主导作用,由于当时主要都是实验室的产品,很多人都还没有将他们与民用扯上太多关联,所以关注度一直不是很高。后来企业加入其中,开始了将氢燃料电池无人机产业化的尝试。

2016年4月10日,我国民用无人机企业深圳科比特航空发布了一款名为HYDrone-1800的多旋翼无人机,该无人机搭载了众宇动力公司研发的氢燃料电池动力系统,续航时间长达273分钟。在民用无人机领域,这种超长续航能力可谓惊艳,也证明了氢燃料电池有可能成为无人机行业痛点的解决方案。

产品一经发布,就引发了业界的积极讨论。既有拍手叫好的,认为无人机续航短板有望被补齐。但同时也不乏质疑的声音,质疑氢燃料很难在无人机领域落地,难以从实验室走向市场,总结下来就是质疑技术不成熟和成本高。

诚然,任何一项突破技术在发展初期都会经历现实的种种考验。不过可喜的是,氢燃料民用化之路并没有就此切断。

1.应用——投入救灾实战

2016年7月,我国南方多地发生强降雨,引发洪涝灾害。在防汛抗洪重镇武汉,武汉市公安局视频侦查支队在经过了长期的考察和验证后,启用了以氢燃料电池为动力的六旋翼无人机,标志着氢燃料电池无人机在警用市场上的实际应用得到了用户的认可。

据武汉市公安局视侦支队的刘大队长介绍,目前常规的无人机航时偏短,扣除掉起降和返场,真正能执行任务的时间并不长,而武汉市区湖泊众多,长江和汉江穿城而过,在很多场景使用时并不具备返航更换锂电池的条件。有了氢燃料电池无人机这一新兵的加入,其航时长、操作便捷、安全系数高等优势,将为视频侦查工作的开展提供更好的支撑,甚至可以实现直接在指挥中心起飞,执行任务后返回,使得突发任务的响应时间更短,有效覆盖面积更大,在实战中能够发挥更大的作用。

2.技术——

克服高海拔低温考验

高海拔高度的空气含氧量会有明显下降,对于传统的汽油机、柴油机工作影响很大。

2016年5月24日至29日,武汉众宇动力系统科技有限公司在新疆胜利达坂地区,顺利完成了对氢燃料电池系统在高原应用中功效的一系列测试。搭载自主研发生产的HyLite1200动力系统的六旋翼无人机,在海拔3500米,平均风速16m/s,阵风18-19m/s,负重1Kg的环境下进行实飞,整个系统平稳输出,展示了优异的性能,并保持了2小时的续航。

对HyLite1200动力系统模拟负载测试则放在了海拔4280米地域,该系统能在输出功率为1100w的情况下稳定工作,输出功率衰减8.33%。

氢燃料电池系统虽然也需要空气中的氧参与化学反应,但理论计算显示,在海拔3000米以下,含氧量的降低对燃料电池系统的输出性能影响微乎其微。此次实际测试,也证实了燃料电池系统在高海拔地区的性能,在海拔3500米的环境下能够完全正常飞行,而即使在海拔4280米高度上性能衰减不到10%。

制氢技术创新不断

制氢是氢燃料电池生产过程中的关键环节,氢气制取既是难点,也是造成氢燃料高成本的环节之一。不过国内外都在积极创新制氢技术,以降低成本,提高制取效率。

在国内,中国科大杜平武教授课题组研制出一种新型光催化制氢材料,具有高效率、低成本的优异特性;中国科大学熊宇杰教授课题组设计出具有原子精度壳层结构的助催化剂,在降低贵金属铂助催化剂用量的同时,大幅度提高光解水制氢性能……

在国外,美国密苏里科技大学与希腊雅典大学研究人员联合开发出一种利用低成本镍硒催化剂高效制氢的新技术;大阪大学研究团队开发出一种由负载在羟基磷灰石上的直径约2nm的金纳米颗粒组成的催化剂,实现从有机硅烷中高效且环境友好地进行氢气制取……

3.环境——产业链建设不断完善

业内人士表示,“真正造成氢燃料电池成本高的原因是产业不够成熟,产量太小导致生产成本过高。当然单靠无人机行业可能无法将产量做到足够大,但是随着氢燃料电池在汽车等其他领域的普及,其成本会大幅下降。”

虽然无人机氢燃料电池还处于起步阶段,但是氢燃料电池汽车取得了较大进展。譬如,世界多国都启动了加氢站建设,加氢站建设步伐加快,截至2015年,美国加州建成68座加氢站,日本建成100座。此外,欧美和日本等还制定了相应的发展战略或者补贴政策,以推广氢燃料汽车的应用。

续航掣肘,无人机行业该如何破冰?自无人机转民用以来,我们一直在寻找这个问题的答案。而今氢燃料电池已经用事实证明了其在提高续航能力方面的应用价值。随着技术突破,大环境趋向利好,氢燃料电池无人机将飞进更多领域。



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