不间断航行331分钟 中国氢能无人机打破天下纪录
本报记者 高 博 氢燃料电池,汽车业的未来之星;它上了天,前途同样灼烁。科技日报记者最近领会到,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),研发了一款六旋翼氢燃料电池无人机,不间断航行331分钟,打破天下纪录。这一成就也显示:中国的氢燃料电池在一些要害指标上跻身天下前线。
打破纪录
在位于北京亦庄的一个展厅里,科技日报记者看到,这款六旋翼无人机的焦点是一块氢燃料电池,搭载一个高压储氢瓶为氢燃料电池提供发电所需的氢气。一个月前,新研创能团结首航国翼开发的这款无人机,实现长达331分钟的不间断室外航行,打破了由中航技进出口有限责任公司和深圳市科比特航空科技有限公司团结推出的多旋翼无人机HYDrone-1800于2016年缔造的270分钟的原天下纪录。
新研创能于2018年获得中关村首批高精尖培育项目“氢燃料电池多旋翼无人机产业化”,经由一年起劲,开发出功率密度高、重量轻、体积小、性能优的2千瓦级金属板燃料电池空冷电堆及系统,并乐成集成在无人机上。2019年12月8日在武汉,携带2千瓦金属板空冷电堆及19升/35兆帕轻质高压储氢瓶的无人机于上午9:23腾飞,下昼14:54下降,实现331分钟延续室外航行,大幅跨越项目要求的240分钟指标。不仅如此,在四川甘孜州的高原环境,无人机长续航航行实验也获得乐成,证实在大风、低温、低氧条件下,新研创能的氢燃料电池一样稳固。
一般来说,在大范围、全天候的巡逻场景中,锂电池无人机续航时间不到一小时。而油动无人机震惊大,高精度拍摄时需减震器件,加大了载荷。相比锂电池动力,氢燃料电池无人机先天具备续航优势,而且无震惊无污染。搭载了氢燃料电池的无人机,可以拓展应用的想象空间。好比集群运作时,长续航的通讯中继无人机,可确保机群飞得更远,执行一些迄今尚无能为力的庞大义务。
精雕细琢
双极板是氢燃料电池堆的焦点部件之一,现在主流门路分石墨极板和金属极板。成立于2017年的新研创能主攻金属极板。金属极板便于大规模生产,而且金属极板燃料电池堆具有重量轻、体积小、抗振能力强、可低温无助启动、功率密度高等优点。
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新研创能制造的金属极板燃料电池堆,乍看并不庞大,像一页页金属片装订成的大书。仔细看,金属片凹凸,有庞大的折线流道。流道将注入的氢气和空气平均引流到整张极板。流道很细,做到气流平均稳固的分配并不容易,需要经由大量的仿真盘算。空气中的氧气和氢气在膜电极的催化作用下发生电化学反映,天生水并放热放电。因此金属片上另有通道,用空气或冷却液来冷却电堆。
一片片庞大的金属片不仅要完善吻合,还得在恶劣环境下“面不改色”,这对设计和制作工艺提出伟大挑战。新研创能攻克了0.1毫米金属板材超深流道的加工制备工艺和手艺用于电堆,电堆性能媲美国际一流水准。用在无人机上,可兼顾高效与稳固。
除了无人机用的空冷电堆,新研创能还量产汽车用的水冷40千瓦电堆,峰值体积功率密度达2.9千瓦/升,位居天下前线。他们还在开发80千瓦的电堆。
新研创能董事长洪鑫告诉科技日报记者,每设计一个板型,都得频频模拟盘算。修正模具、焊接、密封等各环节都需要试探。金属极板燃料电池堆的难度不光在研发和工艺体例上。由于按同样的工艺流程,差别团队加工出的电堆,寿命和可靠性也有显著差距。工匠精神至关重要,要花费时间款项,耐心打造精英团队,去精雕细琢。
深耕源头
新研氢能源科技有限公司(以下简称新研氢能)成立于2017年,旗下有三家子公司:新研创能专注金属极板设计及电堆研发,大连擎研科技有限公司(以下简称大连擎研)侧重于燃料电池系统控制集成和测试台,大同新研氢能源科技有限公司(以下简称大同新研)则为产业基地和运营突破口。现在新研创能和大连擎研具备小批量生产能力,而大同新研则计划产能1万套,现在已达到年产1000台40千瓦级电堆产能;他们还在大同建成了一个加氢能力为500千克/天的撬装式加氢站,用于树模运行车辆加氢。新研氢能已与中通客车团结开发了厢式物流车,并与厦门金旅团结开发了公交车。
新研氢能的首席手艺官齐志刚博士是燃料电池领域的专家,在燃料电池领域耕作20余年,是国内外数十个燃料电池尺度的主要起草人。新研氢能现在掌握金属极板设计、冲压、洗濯、焊接、防腐镀层等手艺和工艺;金属板电堆、测试台和电压巡检板研发制造能力处于国际先进水平。在新研创能的实验室里,洪鑫告诉记者,差别型号的燃料电池电堆测试平台都是他们自己开发的,而且可以对外出售。
洪鑫说,他们将把精神集中于电堆与系统的研发,不着急,不赶风口,不转移注意力,扎实攻关焦点手艺。
燃料电池的研发于1960年代开始于美国。氢燃料电池驱动的乘用车被寄予厚望,现在最耀眼的成就之一是2014年量产上市的丰田的MIRAI。跟纯电动车相比,其优势是近600公里的续航里程,加氢只需4分钟,媲美燃油车,又有无污染、非石油依赖的优势。放眼天下范围,氢燃料电池的提高和普及是一个历久历程。现在,中国企业在氢燃料电池堆及系统国产化上希望迅速。
世界气象组织公布消息称,在南极半岛阿根廷科考站埃斯佩兰萨观测到18.3℃,这一记录打破了了2015年3月24日曾记录到的17.5℃的南极大陆观测到的最高温度。