以燃料电池为动力系统的氢动力无人机是基于传统无人机技术的一大创新,其主要应用为工业级无人机。氢动力无人机与传统无人机的区别主要表现在以下几个方面:
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动力系统升级:传统无人机多采用锂电池作为动力源,氢动力无人机使用氢燃料电池,这种动力系统具有更高的功率密度,是同等重量动力电池系统的2~3倍,可提供更长的续航时间和更大的载重能力。
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高储能效率:燃料电池的氢气存储在高压氢瓶中,且氢气密度远远小于动力电池密度,用在燃料电池无人机的储能设备(氢瓶)比动力电池更高效。如1个13.0L重5.7Kg的氢瓶,等价于35块TB48S动力电池(重量23.5Kg)。
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续航时间:氢燃料电池使无人机的续航时间大幅增长,适合长时间飞行任务。
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环境适应性:氢燃料电池可在更广泛的温度范围内运作,从极低到极高温度都能保持稳定性能,适应多样化和极端的环境条件。
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补能 速度:相比锂电池,氢燃料电池能够更快地完成补能,大大缩短了能源补给的等待时间。
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环保性能:氢燃料电池提供零污染、零排放的能源解决方案,对环境影响小。
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噪音和振动:相较于某些传统电池驱动的无人机,氢动力无人机在运行时震动小,噪音低。
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适用场景:氢动力无人机适用于需要长时间、大范围作业的场景,如基础设施巡检、广域测绘、应急搜救、公共监督、矿山运营、农业、畜牧业以及物流配送等。
氢动力无人机凭借其在恶劣天气条件和复杂地形中的出色表现,极大提升了应急响应的效率。这种无人机可以迅速部署到灾区进行空中侦察,有效评估灾害影响,并为救援行动提供关键信息。它还能在长时间的任务中连续执行线路巡检、航测、物流运输和火灾预警等多项任务,无需频繁返回补充能源。
此外,氢动力无人机的提高的续航能力和增强的载重能力使其能够搭载更多或更高级的监测与传输设备,这对执行复杂的监控任务和高质量数据采集尤为关键。这些特性使得氢动力无人机成为氢燃料电池应用最广泛且性能提升显著的场景之一,预期在未来的智能化、自动化探索中扮演更关键的角色。
而对于氢能无人机这类轻量化应用中,空冷技术是一项重大突破,与液冷技术相比其优势主要表现以下几个方面:
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空冷燃料电池使用空气作为冷却剂,省略了水泵、散热器等外围设备,
简化了结构,减轻了重量和体积 ,这使其特别适合需要轻量化的无人机应用。同时,由于结构简单,生产和维护成本也相对较低,适合需频繁维护的场合。 -
空冷燃料电池在环境缺乏可控性时表现出更强的性能。虽然液冷电堆在高功率输出和复杂环境下具有优势,但空冷电堆在较为简单的应用场景下,能够更经济有效地应对外界环境变化。
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功率需求适中:空冷燃料电池在功率需求较小的场合(如10W-5kW)中占据绝对优势。对于无人机来说,其功率需求通常在这个范围内,因此空冷燃料电池能够很好地满足其需求,在保持较长续航的同时,还能保持较低的重量和成本。 -
抗低温性好:氢燃料电池的工作温度范围较广,高海拔适应性强。这对于无人机在高海拔或低温环境下的应用来说至关重要。虽然液冷系统在极端低温下可能需要额外的防冻措施,但空冷系统由于其简洁性,可能更容易适应这些环境条件。
空冷电堆因结构简单、重量轻、维护成本低在无人机等轻量化应用中具显著优势,且空冷技术对于无人机功率需求适中、长续航时间和良好的抗低温性提供了更加经济高效的选择。
以下整理了部分应用空冷电堆的氢能无人机生产商,排序不分前后,仅供参考。更多行业信息,欢迎加入氢电产业交流群。
1. 协氢新能源
今年7月22日,协氢新能源池州生产基地首批无人机3KW氢燃料电池订单正式出货,发往多家客户。这意味着,刚刚正式投产仅一个多月的协氢池州基地,产能已经迅速落地,首批无人机用氢燃料电池正式亮相市场。
氢能无人机(擎天、青鸾、鸢翼)
用途:光伏清洗、电力巡检、玻璃幕墙清洗、消防救援
产品参数
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峰值/额定功率:5000W
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电池重量:5000g
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电堆尺寸:11×23×27CM
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额定输出电压:58.5V
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额定 输出电流:85.5A
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低温启动:-40℃
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氢气利用率:99%
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材料利用率:86%
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发电系统效率:55%
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比功率:1200W/KG
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常温/冷启动时间:5/10S
2. 氢航科技
今年1月,氢航科技与国网黑龙江电科院在漠河国网低温实验基地向风冷燃料电池无人机的低温适应性世界新高峰:零下40℃,发起了挑战。测试圆满成功。
6月4日,经全球领先的检测认证机构德国莱茵TÜV集团层层严审,氢航科技的风冷型燃料电池荣获德国莱茵TÜV “IEC 62282-2-100认证证书”,是全球首张空冷型燃料电池安全模块证书。这一认证的获得表明氢航科技的风冷燃料电池安全性获得了国际标准化组织机构的认可,为今后的产品应用推广提供了有利保障。
同期,氢航科技在上海FCVC展会上展示了其氢动力无人机产品——氢旋4号,该无人机使用的就是氢航科技自主研发的氢燃料电池风冷电堆。
该无人机采用分布式氢电动力,结合BMS多路控制电源管理,实现高效的飞行能力,可以飞行3小时。氢旋4号对比前几代旋翼机操作更加简易、便利性更强、智能化更高,可满足应急照明、电力巡检、搜索救援、边防巡逻等作业要求。
3. 斗山集团
2023年5月,斗山创新推出了全新一代氢动力多旋翼无人机平台DT30X,该产品作为全球首款开放型氢动力多旋翼无人机平台,短短3个月的时间迅速在国内外的多家无人机企业成功适配并实现了两小时以上的首航。
DT30X
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全球首款一体内置型氢燃料电池多旋翼无人机,燃料电池系统置于无人机内部,具有较高的防水及环境适用性。无人机外形流线型设计,内部燃料电池系统高效布局,有效地减少风阻,提高飞行效率。
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产品适配斗山开发的氢燃料电池系统DM30,该产品由系统化的软件以及高品质的硬件组成。完备的系统为无人机提供稳定的动力输出。开放式阴极空冷技术使其在不借助外部结构的条件下实现了-5~40℃,15%湿度性能无衰减的技术,
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DT30X适配集成式GCS系统,可以有效地规划航线并执行超视距飞行任务
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具有滞空时间长,飞行距离远,覆盖面积大优点,可以大大地减少作业时间和成本,提高作业效率。
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包装箱采用标准航空箱设计,材质坚固。尺寸仅为 980790570mm (LWH),可以放置到SUV中,便捷的运输和使用。
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产品适配便捷拆装云台插件,可以根据任务需求快速更换云台高效执行任务。
4. 国家电投
国氢科技针对轻量化、小功率场景需求专门开发了空冷燃料电池产品系列,可用于无人机、小型车辆、备用电源等场景。
此为搭载“氢腾”空冷燃料电池的氢能无人机,适用于巡检、地质测绘、农业植保、应急救援、物流运输等场景。
5. 攀业氢能
攀业的燃料电池具有轻量化和极高环境适应性的特点,攀业燃料电池动力系统普遍能够提供锂离子电池3倍以上的续航时间,即便是在高寒、高海拔地区都能正常工作。
型号:PD1800Y01-H
该燃料电池无人机采用轻量化设计,比功率高于500W/kg。与蓄电池动力系统无人机相比,具有更高的比能量,且实现氢燃料的快速加注。与采用油机动力的无人机相比,噪音更低,排放零污染,具有更好的环境友好性。
用途/场景:适用于各类如通讯、检测、探测等作业。
6. 盛世盈创
7月初,陕西省首架液氢无人机样机研制成功并顺利完成了飞行测试,标志着陕西在液氢低空应用领域取得重大技术突破。这架无人机是由陕西同尘和光低温科技有限公司联合西安交通大学和盛世盈创共同研制,盛世盈创负责液氢无人机总成。
总成中,通过先进的低温液氢储氢技术和高效燃料电池系统的结合,显著提高了无人机的续航能力,确保无人机在极端环境下进行长航时、远距离操作,进一步延长飞行时间、提升飞行安全,推动氢能无人机适应更多更复杂的环境和应用场景,为液氢能源供应系统的未来发展奠定了基础。
QR-UAV-05无人机
采用(2+2+4)组成的续航动力结构,无人机负载16KG飞行两小时以上,空载更使续航里程提升至10小时。此外,氢动力技术还具有零排放、无噪声、长寿命、耐低温、燃料补充快等优势,是工业级长航时无人机无可取代的理想动力选择。
7. 暗流科技
暗流科技立足于自身风冷型氢燃料电池堆技术优势的基础,自2020年开始对氢动力无人机展开科研探索,目前已交付客户多台氢动力无人机。
暗流科技对标国际领先水准的机载氢燃料电池动力系统和工业级长续航无人机,打造出氢能源长航时AD1行业应用无人机,可应用到于智慧农业、长时摄影、测绘巡逻等多个工业领域和场景。
AD1无人机
图源:启迪之星壹计划
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超长续航能力:可实现100分钟的超长续航时间。
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高效能源系统:搭载2000W的氢燃料电池系统驱动,工作半径可达27km,最高可定制240min续航。
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环保特性:零污染零排放,符合现代环保要求。
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传感器兼容性:可搭载可见光传感器、激光雷达、倾斜相机和多光谱传感器等,增强数据采集和处理能力,实现实景三维模型多光学信息获得能力,为测绘电力巡检、农田数据监测带来解决方案。
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个性化定制服务:提供从动力系统到飞行平台的高度定制化开发服务,满足科研和特殊应用的需求。
该氢能无人机具备零污染零排放、超长续航、有效作业时间长能源补充速度快等优点,是工业级长航时无人机无可取代的理想方案。
8. 氢蓝科技
氢蓝时代掌握氢燃料电池轻量化的核心技术,基于轻量化空冷燃料电池系统开发能力设计了多款工业级无人机,具备高功率密度、高载荷比、长续航等优势。涵盖从核心部件研发、氢动力系统组装、系统应用以及客户解决方案开发的全产业链生态。
9. 云汉通航
云汉通航的无人系统风冷氢燃料电池集合了氢能的所有优势,无污染零排放,利用压缩空气进行冷却和供氧,通过在高压下通过燃料电池堆循环空气并再循环排气来有效提高冷却燃料电池系统的功率输出来实现的。
其千瓦级风冷氢燃料电池动力系统具有功率密度高、环境适应性强、红外特征低等优点,能够有效解决目前传统锂电池动力系统的续航时间短、环境适应性差、寿命周期短等问题。
NEO-2多旋翼燃料电池无人机
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起飞重量:40kg;燃料电池功率1500W;气瓶容量:20L
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有效载荷重量:10kg
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续航时间:4h
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轴径: 1900mm
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作业半径:60km
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巡航速度:40km/h
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外形尺寸:1900*1900*600mm
可用于侦察探测、极寒天气、应急救灾、农林植保、应急消防、高原运输、应急通信等。
1 0. 众创新能源
众创新能已与国内多家无人机企业和便携式供电系统企业进行战略合作, 并在多款高性能工业级氢燃料电池无人机和便携式地面供电系统中获得应用。
ZCAAP系列风冷燃料电池供电系统为各类工业级无人机提供整体式机载氢能动力解决方案,采用超轻型自增湿风冷燃料电池技术、智能化电堆控制及供电管理技术及碳纤维高压储氢技术。
达500Wh/kg以上;环境适应性好,低温条件下功率和航时无明显下降;无需充电,快速加注燃料或更换燃料罐即可继续飞行。 系统能量密度可
系统特点:
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采用超轻型设计,轻量化的结构及材料,质量轻,体积小,能量密度高;
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多旋翼飞机续航可达3小时以上,固定翼飞机续航8小时以上;
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环境适应性强,可在-20℃至+40℃条件下运行;
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智能实现燃料电池+锂电池混合供电,高效可靠;
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具有模块化、标准化的定制开发能力,定制产品极速交 付。
11. 新研创能
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”,经过一年努力,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,并成功集成在无人机上。
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机型:六旋翼
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轴距:1600mm
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最大载荷:5kg
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巡航速度:10m/s
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爬升速度:2m/s
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动力形式:氢燃料电池或锂电池,两者可快速更换
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续航时间: 燃料电池动力系统(>5小时(空载)、>3
小时(1.5kg载荷)、>2小时(3kg载荷)、>1小时(5kg载荷));锂电池动力系统(1小时(1kg载荷))
来源:艾邦科技网综合整理
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原文始发于微信公众号(艾邦氢科技网):飞向未来:空冷燃料电池在无人机领域的应用