其實(shí)氫燃料并不是個(gè)什么新發(fā)明，早在半個(gè)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(chē)、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(fǎng)了眾宇動(dòng)力副總經(jīng)理李九鼎先生，對(duì)氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行詳盡的了解。
氫燃料電池/圖 來(lái)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(shì)？
A：氫能在無(wú)人機(jī)、汽車(chē)、工廠(chǎng)、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(lái)有望取代現(xiàn)有石油經(jīng)濟(jì)體系，進(jìn)入“氫經(jīng)濟(jì)”時(shí)代，成為人類(lèi)生活必不可少的能源。主要有幾大優(yōu)點(diǎn)：
一是高效能：其發(fā)電效率通常能達(dá)到32%至70%。以民用無(wú)人機(jī)為例，目前市面上的多旋翼無(wú)人機(jī)主要采用鋰聚合物電池作為主要?jiǎng)恿?，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(shí)間都是在45分鐘以?xún)?nèi)；而氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的旋翼機(jī)，續(xù)航時(shí)間超過(guò)4.5小時(shí)。
眾宇動(dòng)力推出兩款名為“天行者”的固定翼無(wú)人機(jī)和“游騎兵”的六旋翼無(wú)人機(jī)，前者在2015年6月2日創(chuàng)下了12小時(shí)連續(xù)不斷飛行的成績(jī)；兩個(gè)月后，后者在新疆創(chuàng)造了3小時(shí)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(duì)環(huán)境的影響可忽略不計(jì)。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(zhǎng)，環(huán)境污染問(wèn)題也越來(lái)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(gè)過(guò)程溫度在80C以下，沒(méi)有燃燒過(guò)程；海拔3000m以下，對(duì)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(chǔ)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(yáng)極，氫在陽(yáng)極變成氫離子（質(zhì)子）通過(guò)電解質(zhì)轉(zhuǎn)移到陰極，同時(shí)放出電子通過(guò)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(chǎng)所，可分成陰極與陽(yáng)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(shí)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(lèi)，一類(lèi)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(lèi)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(shù)脂膜。集電器也稱(chēng)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(chǎng)設(shè)計(jì)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(yáng)極板供應(yīng)氫，給陰極板供應(yīng)空氣，并及時(shí)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(chǔ)能，確切的講應(yīng)該稱(chēng)為氫發(fā)電裝置。
Q：既然氫燃料電池具有如此優(yōu)勢(shì)，那么無(wú)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(wú)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(guó)內(nèi)外很多企業(yè)都開(kāi)始推出氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)產(chǎn)品。
國(guó)外，前不久俄國(guó)NELK公司制造的氫燃料電池八旋翼無(wú)人機(jī)在莫斯科近郊切爾諾戈洛夫卡進(jìn)行的測(cè)試中創(chuàng)下了3小時(shí)10分鐘的多旋翼無(wú)人機(jī)飛行時(shí)長(zhǎng)記錄。國(guó)內(nèi)，科比特發(fā)布了一款名為HYDrone-1800的多旋翼無(wú)人機(jī)，采用氫燃料電池，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)達(dá)273分鐘。
而且在今年的5月29日，眾宇動(dòng)力團(tuán)隊(duì)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(duì)氫燃料電池系統(tǒng)在高原應(yīng)用中功效的檢測(cè)。結(jié)合2015年在新疆亞洲地理中心的-17℃低溫測(cè)試，基本解開(kāi)了中國(guó)廣袤地域的使用限制束縛?？梢灶A(yù)見(jiàn)，氫燃料為能量載體的時(shí)代很快就會(huì)到來(lái)，在無(wú)人機(jī)行業(yè)的應(yīng)用范圍會(huì)大規(guī)模擴(kuò)大。
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