其實氫燃料并不是個什么新發(fā)明，早在半個世紀(jì)前氫能就應(yīng)用于航天領(lǐng)域了，隨著人們不斷地掌握多種先進(jìn)的制氫技術(shù)，氫燃料電池被運(yùn)用于發(fā)電、汽車、航空等領(lǐng)域。
讓企業(yè)猶豫不決的，是其高昂的成本，除此之外，技術(shù)的可靠性更是關(guān)鍵原因。為此，我們采訪了眾宇動力副總經(jīng)理李九鼎先生，對氫燃料電池動力系統(tǒng)進(jìn)行詳盡的了解。
氫燃料電池/圖 來源網(wǎng)絡(luò)
Q：氫燃料電池為什么是被看好的21世紀(jì)新能源之一，氫燃料電池與鋰電池相比，到底有哪些優(yōu)勢？
A：氫能在無人機(jī)、汽車、工廠、住宅供電等方面都有著極大的需求和應(yīng)用前景，甚至在未來有望取代現(xiàn)有石油經(jīng)濟(jì)體系，進(jìn)入“氫經(jīng)濟(jì)”時代，成為人類生活必不可少的能源。主要有幾大優(yōu)點：
一是高效能：其發(fā)電效率通常能達(dá)到32%至70%。以民用無人機(jī)為例，目前市面上的多旋翼無人機(jī)主要采用鋰聚合物電池作為主要動力，續(xù)航能力一般在20分鐘至30分鐘之間，因技術(shù)方面不同有所差別，大部分續(xù)航時間都是在45分鐘以內(nèi)；而氫燃料電池動力系統(tǒng)的旋翼機(jī)，續(xù)航時間超過4.5小時。
眾宇動力推出兩款名為“天行者”的固定翼無人機(jī)和“游騎兵”的六旋翼無人機(jī)，前者在2015年6月2日創(chuàng)下了12小時連續(xù)不斷飛行的成績；兩個月后，后者在新疆創(chuàng)造了3小時30分鐘的野外飛行記錄。
二是環(huán)保：燃料電池的排氣是水蒸氣，對環(huán)境的影響可忽略不計。隨著全球工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，化石燃料消耗量日益增長，環(huán)境污染問題也越來越受到關(guān)注，氫能有望成為清潔燃料的替代品。
三是安全：氫氣是最輕的、逃逸性最強(qiáng)的燃料，很難聚集；燃料電池工作的整個過程溫度在80C以下，沒有燃燒過程；海拔3000m以下，對燃料電池性能影響微乎其微。
Q：那氫燃料電池的工作原理是什么？
A：氫燃料電池是使用氫這種化學(xué)元素，制造成儲存能量的電池。其基本原理是電解水的逆反應(yīng)，把氫和氧分別供給陰極和陽極，氫在陽極變成氫離子（質(zhì)子）通過電解質(zhì)轉(zhuǎn)移到陰極，同時放出電子通過外部的負(fù)載到達(dá)陰極，與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水。
氫燃料電池的基本結(jié)構(gòu)和基本燃料電池的結(jié)構(gòu)相同包括：電極、電解質(zhì)隔膜與集電器等。
電極是燃料氧化和還原的電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的場所，可分成陰極與陽極兩部分。電解質(zhì)隔膜的功能是分隔氧化劑與還原劑并同時傳導(dǎo)離子。目前燃料電池所采用的電解質(zhì)隔膜可以分為兩類，一類為以絕緣材料制作多孔隔膜，例如石棉膜、碳化硅膜和鋁酸鋰膜等，再將電解液，例如氫氧化鉀、磷酸和熔融碳酸鹽等，浸入多孔隔膜：另一類電解質(zhì)隔膜為固態(tài)離子交換膜，例如質(zhì)子交換膜燃料電池中采用的全氟磺酸樹脂膜。集電器也稱做雙極板，它只有收集電流、疏導(dǎo)反應(yīng)氣體及分隔氧化劑與還原劑的作用；雙極板的性能取決于材料特性、流場設(shè)計與加工技術(shù)。
由于供應(yīng)給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時把水（蒸氣）帶走，就可以不斷地提供電能。由于氫燃料電池不儲能，確切的講應(yīng)該稱為氫發(fā)電裝置。
Q：既然氫燃料電池具有如此優(yōu)勢，那么無人機(jī)行業(yè)氫燃料電池發(fā)展現(xiàn)狀又如何呢？
A：目前無人機(jī)電池大部分仍然是鋰電池，氫燃料電池并未得到大面積普及。但是國內(nèi)外很多企業(yè)都開始推出氫燃料電池動力系統(tǒng)的無人機(jī)產(chǎn)品。
國外，前不久俄國NELK公司制造的氫燃料電池八旋翼無人機(jī)在莫斯科近郊切爾諾戈洛夫卡進(jìn)行的測試中創(chuàng)下了3小時10分鐘的多旋翼無人機(jī)飛行時長記錄。國內(nèi)，科比特發(fā)布了一款名為HYDrone-1800的多旋翼無人機(jī)，采用氫燃料電池，續(xù)航時間長達(dá)273分鐘。
而且在今年的5月29日，眾宇動力團(tuán)隊在海拔3500米，環(huán)境溫度-4℃的新疆勝利達(dá)坂地區(qū)，順利完成了對氫燃料電池系統(tǒng)在高原應(yīng)用中功效的檢測。結(jié)合2015年在新疆亞洲地理中心的-17℃低溫測試，基本解開了中國廣袤地域的使用限制束縛。可以預(yù)見，氫燃料為能量載體的時代很快就會到來，在無人機(jī)行業(yè)的應(yīng)用范圍會大規(guī)模擴(kuò)大。
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