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主题:[转贴]氢燃料电池 能让无人机飞行4个小时

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楼主    [转贴]氢燃料电池 能让无人机飞行4个小时   2016-12-12 17:28:12.0

20164月初,科比特航空发布了一款新的无人机,4个小时的超长续航成为了这款无人机最惊艳的地方。无独有偶,上个月末,英国Intelligent Energy公司宣布,已经研制出了一种能让无人机续航两个小时的办法。目前锂电池的发展已近极限,市面上的大部消费级无人机的续航最多不过半个小时,那么这些超长续航的无人机是靠什么秘密武器得以实现的呢?

  答案很简单,换电池!

  无论是科比特航空还是其他任何一家公司,让无人机变成超能飞的技术核心武器主要都是一种新型的电池——氢燃料电池。

 

  燃料电池的产生与原理

  燃料电池目前已经在多个领域都进行了应用尝试,虽然说法上是一种新型电池,其实它的出现并不新,早在1839年,英国物理学就制作了世界上第一个燃料电池。上世纪60年代,燃料电池就在太空探索领域发挥了一定作用。

  虽名为燃料电池,但其产生电量的方式并不是像内燃机一样使燃料燃烧产生能量,而是在电池内部让燃料与氧或其他催化剂进行氧化还原反应,从而把燃料的化学能转化为电能。其中最常见的燃料为氢,除了氢以外,一些碳氢化合物例如天然气、醇、和甲烷等有时也会作燃料使用。

  虽然燃料不同,但大部分燃料电池的工作原理和工作模式都差不多。

  燃料电池内部主要由三个相邻区段组成:阳极、电解质和阴极。两个化学反应发生在三个不同区段的界面之间。用初中生的化学语言来简单描述燃料电池的工作原理,就是消耗燃料与氧发生反应,最终产生水、二氧化碳等以及电能。

  

  在阳极上,通常需要用催化剂将燃料氧化,使燃料变成一个正电荷的离子和一个负电荷的电子。然后通过经特殊处理的电解质溶液或特殊的膜将电子和离子隔离,让离子通过电解质,阻隔电子,接着让被释放的电子穿过一条电线,因而产生电流。离子通过电解液前往阴极。一旦达到阴极,离子与电子团聚,并且与氧气反应,从而产生水或二氧化碳。

  燃料电池的分类和应用

  目前主流的燃料电池按电解质种类可分为主要为以下五种:碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)。除此外还有一些类似于再生氢氧燃料电池(RFC)、直接醇类燃料电池(DMFC)等不常见的燃料电池。

燃料电池大致分类

现在市面上最有发展前景的两种就是质子交换膜燃料电池(PEMFC)和熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)。目前主要研发的氢燃料电池就是质子交换膜的电池,这种电池需要石墨烯作为介质膜,然后用经过纳米技术处理的铂金等贵金属做催化剂,从而制成一个反应片,每个反应片能够产生0.7~0.9V的电压,如果想使用大功率,只需把反应片组合起来变成一个增压后的氢燃料电堆即可。其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)工作温度为100以内,功率输出比较低,最适合用于消费级的电池需求,从电动汽车、无人机甚至于电脑、手机等,都可能实现使用质子膜燃料电池来进行供电。

  此外,熔融碳酸盐燃料电池(MCFC),因为MCFC结构比较复杂,因为它们的运行温度高导致启动时间缓慢,这使MCFC系统不适合移动应用,比较合适定位于固定式燃料电池,由于其功率输出也很高,所以更适合作为发电系统来使用。

  氢燃料电池优势十分突出

  氢燃料电池可以不间断的提供稳定电力,直至燃料耗尽,并且在燃料耗尽之后,能够快速补充燃料,再次进行供电,能有效提升作业的效率。

  相对锂电池来说,氢燃料电池更能适应环境,在环境温度非常低的情况下不会出现锂电池那种断电的情况。

  寿命长,一般氢燃料电池都比锂电池的使用寿命长几十倍。

氢燃料电池非常的环保,其消耗氢燃料产生的排放物只是水或二氧化碳等物质,并且待电池报废后,其中的膜和催化剂等材料都是可回收再利用的。

  科比特航空卢致辉曾讲到:氢燃料电池有非常完善的多级保护措施,而且氢气的使用经过多年技术发展已有完善的解决方案各大城市均有氢气出售点,购买方便,而且价格低廉。另外,科比特航空也会给客户提供整套的电解氢的设备和氢气加压设备,只要有水和电就能获取氢。

    比特航空的氢燃料电池多旋翼无人机在技术上、材料应用上有所突破,而且气瓶装卸方式采用插拔式也有所突破,未来在产品的可靠性、安全性、工艺质量上还更加完善。


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