氢燃料电池,汽车行业的未来之星;它在天上,前途同样光明。科技日报记者近日获悉,位于北京亦庄的北京新研创能科技有限公司(以下简称新研创能)研发出一款六旋翼氢燃料电池无人机油动无人机的使用寿命,可飞行331小时。分钟不间断,打破世界纪录。. 这一成绩也表明,我国氢燃料电池在一些关键指标上已跻身世界前列。
打破纪录
在北京亦庄某展厅,科技日报记者看到,这款六旋翼无人机的核心是氢燃料电池,配备高压储氢瓶,为氢燃料电池提供氢气。发电所需要的。一个月前,新燕创能与首航国仪联合研制的无人机实现了331分钟的户外不间断飞行,打破了中航进出口有限公司和深圳市科贝特航空技术有限公司创下的纪录。 270分钟的记录由公司联合推出的多旋翼无人机1800于2016年创造。
2018年油动无人机的使用寿命,新研创能获得中关村首批高新技术培育项目“氢燃料电池多旋翼无人机产业化”。经过一年的努力,其研发的2千瓦级金属板燃料电池风冷电堆及系统已成功集成在无人机上。2019年12月8日,武汉,搭载2千瓦金属板风冷电堆和19升/35兆帕轻量化高压储氢瓶的无人机于上午9点23分起飞,14点54分降落,实现331连续户外飞行分钟数大大超过项目要求的240分钟指标。不仅如此,在四川甘孜州的高原环境中,无人机的长航时飞行实验也取得了成功,
一般来说,在大范围、全天候的巡逻场景中,锂电池无人机的续航时间不足一小时。但油动无人机振动大,高精度拍摄需要减震器,增加了负荷。与锂电池动力相比,氢燃料电池无人机在续航能力上具有先天优势,没有震动和污染。搭载氢燃料电池的无人机可以拓展应用的想象空间。例如,在集群运行时,长航时通信中继无人机可以保证集群飞得更远,执行一些目前无法完成的复杂任务。
精雕细琢
双极板是氢燃料电池堆的核心部件之一。目前主流路线分为石墨板和金属板。鑫研创能成立于2017年,专注于金属板材。金属极板便于规模化生产,金属极板燃料电池电堆具有重量轻、体积小、抗振性强、低温无助启动、功率密度高等优点。
新研发创新制造的金属板燃料电池电堆,乍一看并不复杂,就像一本装订成页金属片的大书。仔细看,金属片呈凹凸状,有复杂的折线流道。流道将注入的氢气和空气均匀地引导至整块板。流道很细,气流均匀稳定分布不易,需要大量的模拟计算。空气中的氧气和氢气在膜电极的催化下发生电化学反应生成水并放热。因此,金属板中也有通道,可以用空气或冷却剂冷却电池组。
一块块复杂的金属板材不仅要完美贴合,更要在恶劣环境下“不变脸”,这对设计和生产过程提出了巨大挑战。鑫研创可攻克0.1mm金属板超深流道的加工制备技术和工艺,并用于电堆,电堆性能媲美世界一流水平。用在无人机上,可以兼顾高效率和稳定性。
除无人机风冷电堆外,新研创能还量产车用水冷40千瓦电堆,体积功率密度峰值达2.9千瓦/升,居世界前列。他们还在开发一个 80 kW 的堆栈。
新研创能董事长洪鑫告诉科技日报记者,每设计一块板子,都要反复模拟计算。改装模具、焊接、密封等环节都需要探索。金属板燃料电池电堆的难度不仅限于研发和工艺准备。因为按照相同的工艺流程,不同团队加工的电堆在寿命和可靠性上存在明显差异。工匠精神很重要。需要时间和金钱耐心地打造一支精英团队,并对其进行细化。
深耕源头
鑫研氢能科技有限公司(以下简称鑫研氢能)成立于2017年,旗下拥有3家子公司:专注于金属板材设计与电堆研发的鑫研创能、大连清研科技有限公司(大同新研氢能科技有限公司(以下简称大同新研)以燃料电池系统控制集成及试验台架为主,大同新研氢能源科技有限公司(以下简称大同新研)为产业基地和运营突破口。目前,新研创能、大连清研具备小批量产能,大同新研规划产能10000台套,已达到年产1000台40千瓦电堆的产能;他们还在大同建设了一座加氢站,这是一座撬装加氢站,加氢能力为500公斤/天,用于示范运营车辆的加氢。新研氢能与中通客车联合开发厢式物流车,与厦门金龙合作开发客车。
新研氢能首席技术官齐志刚博士是燃料电池领域的专家。在燃料电池领域工作20余年,是国内外数十项燃料电池标准的主要起草人。新研氢能目前掌握金属板材设计、冲压、清洗、焊接、防腐涂装等技术和工艺;金属板堆、试验台、电压检测板的研发和制造能力处于国际先进水平。在新研创能的实验室,洪欣告诉记者,不同型号的燃料电池电堆测试平台都是自己研发的,可以对外销售。
洪欣表示,他们将专注于电堆和系统的研发,不急不躁,不分神,扎实攻关关键技术。
燃料电池的研发始于1960年代的美国。由氢燃料电池驱动的乘用车预计会很高。最耀眼的成就之一是丰田的MIRAI,它于2014年量产上市,与纯电动汽车相比,其优势在于续航里程近600公里,加氢仅需4分钟,可与燃油车相媲美,具有无污染、不依赖石油等优点。放眼全球,氢燃料电池的进步和普及是一个长期的过程。目前,中国企业在氢燃料电池电堆及系统国产化方面进展迅速。